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管軼團(tuán)隊(duì)自然發(fā)文:穿山甲帶新冠相關(guān)病毒,但未必是中間宿主
圍繞新冠病毒起源的問題在科學(xué)界仍然是個迷。當(dāng)?shù)貢r(shí)間3月26日,頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)在線發(fā)表論文“Identifying SARS-CoV-2 related coronaviruses in Malayan pangolins ”。該項(xiàng)研究通訊作者為香港大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院新發(fā)傳染病國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室管軼教授、廣西醫(yī)科大學(xué)胡艷玲教授。值得注意的是,該成果是以“加快評審文章”(Accelerated Article Preview)的形式上線,接收時(shí)間為當(dāng)?shù)貢r(shí)間3月17日。
管軼現(xiàn)為香港大學(xué)新發(fā)傳染病國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任,以及流感研究中心主任。2003年“非典”時(shí)期,管軼團(tuán)隊(duì)率先分離出SARS病毒,并證實(shí)了果子貍是SARS的中間宿主,也是人類感染SARS的直接來源?;谥虚g宿主的清晰及管軼等人的上報(bào),廣東省隨后清除市場上的果子貍,從而有效遏制了SARS疫情的擴(kuò)散。

在此次這項(xiàng)最新研究中,管軼等人報(bào)告了在中國南部反走私行動中查獲的穿山甲(哺乳綱鱗甲目)中發(fā)現(xiàn)了新冠病毒相關(guān)的冠狀病毒。他們發(fā)現(xiàn),穿山甲相關(guān)的冠狀病毒屬于新冠病毒相關(guān)冠狀病毒的兩個亞型,其中一個亞型的受體結(jié)合域與新冠病毒非常接近。
作者們認(rèn)為,研究發(fā)現(xiàn)的多種穿山甲冠狀病毒譜系及其與新冠病毒的相似性表明,應(yīng)該考慮將穿山甲視作這次新型冠狀病毒的潛在中間宿主,并應(yīng)將其從菜市場上清除,以防止人畜共患傳播。
當(dāng)然,根據(jù)目前的研究,研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為尚不足以說明穿山甲是直接參與此次疫情暴發(fā)的中間宿主。但迄今為止,穿山甲是除了蝙蝠之外,唯一發(fā)現(xiàn)被新冠病毒相關(guān)冠狀病毒感染的哺乳動物。它們至少可能在冠狀病毒群落生態(tài)學(xué)中發(fā)揮重要作用。
在此次新冠病毒引發(fā)的疫情中,最早對外表示穿山甲或扮演重要作用的是華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室沈永義教授、肖立華教授等科研人員聯(lián)合中國人民解放軍軍事科學(xué)院及廣州動物園科研部的團(tuán)隊(duì),他們在2月7日公布了研究結(jié)果:穿山甲為新型冠狀病毒潛在中間宿主。
值得一提的,穿山甲是所有哺乳動物中非法販賣最為嚴(yán)重的,被用作食物來源,鱗片還被入藥。因此,穿山甲近年來越來越受到關(guān)注,中華穿山甲等穿山甲物種現(xiàn)在已被世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)列為瀕危物種紅色名單上的極危物種。
多批次穿山甲樣品檢測呈冠狀病毒陽性
本次新冠疫情的暴發(fā)暫時(shí)被認(rèn)為與武漢華南海鮮市場有關(guān),該市場出售的野生動物可能是人畜共患病感染的來源。盡管蝙蝠很可能是新冠病毒的宿主,但目前還不清楚轉(zhuǎn)移病毒的中間宿主。
管軼等人此前在2017年8月至2018年1月期間收集到18只馬來穿山甲的冷凍組織(肺、腸、血)樣本。這些穿山甲是在廣西海關(guān)緝私行動中獲得。

值得注意的是,這些樣本的RNA高通量測序顯示,43個樣本中的6個(2個肺,2個腸,1個肺腸混合物,1份血液)存在冠狀病毒。研究團(tuán)隊(duì)隨后獲得6個全長或近全長基因組序列,標(biāo)記為GX/P1E、GX/P2V、GX/P3B、GX/P4L、GX/P5E、GX/P5L。這些病毒也具有類似新冠病毒的基因組結(jié)構(gòu),有11個預(yù)測開放閱讀框。研究團(tuán)隊(duì)還成功分離了病毒。
基于新的基因組序列,研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了qPCR檢測引物,以確認(rèn)原始樣本對冠狀病毒呈陽性。
接下來,研究團(tuán)隊(duì)對2018年5月至7月之間收集的另一批穿山甲樣品進(jìn)行了進(jìn)一步qPCR檢測。12只穿山甲的19個樣本(9個腸組織,10個肺組織)中,3個肺組織樣本呈冠狀病毒陽性。
除了這些來自廣西的穿山甲,此次疫情暴發(fā)后,廣州海關(guān)技術(shù)中心也重新檢測了他們在3月的反走私行動中查獲的5份存檔的穿山甲樣品(2份皮膚組織,1份未知組織,1份鱗片),這些樣本中同樣發(fā)現(xiàn)了冠狀病毒。
通過高通量測序,研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)鱗片樣品中包含冠狀病毒序列,用這些數(shù)據(jù)組裝了一個21505bp的部分基因組序列(標(biāo)記為GD/P2S),可以代表新冠病毒基因組的72%。
值得注意的是,2019年在廣東進(jìn)行的另一項(xiàng)關(guān)于患病穿山甲的研究也從肺樣本中發(fā)現(xiàn)了與新冠病毒相似的病毒重疊群。通過不同的組裝方法和人工篩選,獲得了約占全長病毒基因組86.3%的部分基因組序列(標(biāo)記為GD/P1L)。
這些在穿山甲中發(fā)現(xiàn)的冠狀病毒的基因組,與新冠病毒基因組相似率在85.5%-92.4%,并在系統(tǒng)進(jìn)化樹中代表了新冠病毒相關(guān)病毒的兩個亞型,其中GD/P1L和GD/P2S在內(nèi)的亞型與新冠病毒密切相關(guān)。
穿山甲可能冠狀病毒長期宿主,但和新冠病毒并非最接近親緣關(guān)系
新冠病毒屬于β冠狀病毒屬的Sarbecovirus亞屬,此前已有一些研究注意到,Sarbecovirus亞屬的冠狀病毒成員均經(jīng)歷了廣泛的基因重組。
為了驗(yàn)證上述觀點(diǎn),研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步進(jìn)行了重組分析重組,分析顯示,蝙蝠冠狀病毒ZC45和ZCS21可能是重組體,包含多個SARS-CoV相關(guān)譜系(基因組區(qū)域2、5、7)和新冠病毒相關(guān)譜系的基因組片段,包括來自此次穿山甲的基因組片段(區(qū)域1、3、4、6、8)。
然而,更值得注意的是,研究團(tuán)隊(duì)觀察到穿山甲冠狀病毒、蝙蝠冠狀病毒RaTG13和新冠病毒之間推測的重組信號。特別是,盡管新冠病毒與蝙蝠冠狀病毒RaTG13在病毒基因組的其余部分關(guān)系最為密切,但新冠病毒和廣東穿山甲的受體結(jié)合域(RBD)氨基酸同源性為97.4%,而RaTG與新冠病毒的受體結(jié)合域的氨基酸同源性僅為89.2%
事實(shí)上,廣東穿山甲冠狀病毒和新冠病毒在RBD的5個關(guān)鍵殘基上擁有相同的氨基酸,而RaTG13和新冠病毒只有一個氨基酸相同。然而,只針對RBD的同義位點(diǎn)系統(tǒng)發(fā)育分析顯示,廣東穿山甲冠狀病毒并非新冠病毒的最接近親緣關(guān)系。

因此,研究團(tuán)隊(duì)推測,廣東穿山甲冠狀病毒與新冠病毒之間RBD的氨基酸同源性可能是由于選擇性介導(dǎo)的趨同進(jìn)化,而不是重組引起的。當(dāng)然,根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)仍然很難判斷。這種觀察和人與穿山甲ACE2序列相似度(84.8%)高于人與蝙蝠ACE2序列相似度(80.8%-81.4%)是一致的。
論文提到,重組或趨同進(jìn)化的發(fā)生進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了中間動物宿主在人類病毒出現(xiàn)中的作用。然而,重要的是,迄今發(fā)現(xiàn)的所有穿山甲冠狀病毒的刺突蛋白(S蛋白)都沒有看到在S1/S2交界處有插入多堿基(類似弗林)酶切位點(diǎn)。這一插入特征目前可以將新冠病毒和β冠狀病毒(包括RaTG13)區(qū)分開來,該特征也可能促進(jìn)了新冠病毒在人群中的迅速傳播。
迄今為止,穿山甲是除了蝙蝠之外,唯一被新冠病毒相關(guān)冠狀病毒感染的哺乳動物。
在這項(xiàng)研究中,研究團(tuán)隊(duì)在穿山甲中發(fā)現(xiàn)了2個相關(guān)的冠狀病毒譜系,它們都與新冠病毒相關(guān)。這表明穿山甲可能是這些病毒的長期宿主。
或從蝙蝠等其他動物宿主中獲得新冠病毒相關(guān)病毒
但令人驚訝的是,穿山甲是獨(dú)居動物,種群規(guī)模相對較小,且處于瀕危狀態(tài)。然而不能排除的是,穿山甲從蝙蝠或其他動物宿主中獨(dú)立獲得了新冠病毒相關(guān)病毒。因此,它們在新冠病毒出現(xiàn)中的作用仍不清楚。
值得注意的是,這兩種穿山甲冠狀病毒都是從走私而來的馬來穿山甲中獲得,很可能來自東南亞,而它們在本土地區(qū)所保持的病毒多樣性目前未知。
研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,毫無疑問,穿山甲種群中冠狀病毒的傳播程度需進(jìn)一步調(diào)查,但在廣西和廣東省的新冠病毒相關(guān)冠狀病毒的反復(fù)感染表明,穿山甲可能在冠狀病毒群落生態(tài)學(xué)中發(fā)揮重要作用。
研究團(tuán)隊(duì)提到,包括那些與新冠病毒相關(guān)病毒在內(nèi)的冠狀病毒,在亞洲的許多野生哺乳動物中明顯存在。雖然穿山甲冠狀病毒的流行病學(xué)、致病性、種間傳染性和傳播性仍有待研究,但此次研究提供的數(shù)據(jù)強(qiáng)烈表明,處理這些動物需要相當(dāng)謹(jǐn)慎,應(yīng)嚴(yán)格禁止在菜市場出售。
他們還提到,對中國和東南亞自然環(huán)境中穿山甲的進(jìn)一步監(jiān)測顯然也是必要的,以了解它們在新冠病毒出現(xiàn)中的作用以及未來人畜共患病傳播的風(fēng)險(xiǎn)。
論文原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2169-0





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