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穿山甲是新冠病毒的中間宿主嗎?這份研究提供了更多數據
原創 麥麥 果殼
2 月 7 日凌晨,華南農業大學的沈永義團隊宣布,他們從穿山甲體內發現了一種冠狀病毒,與此次致病的 2019-nCoV 高度相似,穿山甲可能是此次病毒的中間宿主。
華南農業大學宣布研究成果 | 新浪微博:@華南農業大學這則消息將穿山甲推向了疫情中心,但團隊一直沒有公布更詳細的數據。最近,他們終于在 bioRxiv 網站上發表了具體的實驗結果,這篇論文尚未經過同行評議,也未在學術期刊上正式發表。
為什么是穿山甲?
目前,與 2019-nCoV 最接近的病毒來自蝙蝠(被記作“RaTG13”),相似度為96%。蝙蝠是多種冠狀病毒的宿主,但它們很少直接感染人類,往往還需要其他動物作為中間宿主。例如,“非典”病毒 SARS-CoV 通過果子貍傳給人,中東呼吸綜合征病毒 MERS-CoV 通過駱駝,這次的 2019-nCoV 很可能也有它的中間宿主。
蝙蝠是多種冠狀病毒等宿主 | batconsultancy.co.uk沈永義團隊之前建立了一組含有 1000 多個野生動物個體的基因組數據庫,其中包括了動物及它們所攜帶的病毒、細菌的基因。通過跟 2019-nCoV 比對,他們發現,一組穿山甲的病毒基因與 2019-nCoV 高度相關。
由此,他們將目光鎖定在穿山甲身上。
他們從廣東省野生動物救護中心獲得了一批穿山甲的組織樣本,其中 4 份來自中國本土的中華穿山甲(Manis pentadactyla),25 份來自馬來穿山甲(Manis javanica)。這些穿山甲是廣東省海關和林業局在 2019 年 3~12 月間截獲的,它們被送到救護中心,但在搶救后死亡。
研究者對這批樣品進行了檢測,最終在 17 份馬來穿山甲的樣品中檢測到了 β 冠狀病毒(2019-nCoV 也屬于這類冠狀病毒)。
馬來穿山甲 | Dan Challender / iucnredlist.org穿山甲的冠狀病毒
跟2019-nCoV相似嗎?
研究者從馬來穿山甲中分離出冠狀病毒,并與 2019-nCoV 進行比較。
從整體基因序列來看,穿山甲冠狀病毒與 2019-nCoV 的相似度為 90.3%(并非 2 月初部分報道中提到的 99%),低于先前的蝙蝠病毒 RaTG13(96%)。具體來說,在冠狀病毒的四個結構蛋白 E、M、N、S 上,穿山甲病毒與 2019-nCoV 的氨基酸相似性分別為 100%、98.2%、96.7% 和 90.4%。
論文給出的系統演化關系:相比于穿山甲冠狀病毒(紅色),2019-nCoV(藍色)與同個分支上的蝙蝠病毒RaTG13親緣關系更近 | 參考資料[1]不過,在關鍵的 S 蛋白受體結合域上,穿山甲冠狀病毒與 2019-nCoV 非常相似,僅有一個氨基酸不同。S 蛋白受體結合域很重要——2019-nCoV 進入人體細胞的前提,是病毒自身的 S 蛋白與人體細胞的 ACE2 受體成功結合。S 蛋白用來結合的區域,就是受體結合域;病毒能夠進入哪些動物的細胞、感染的效率有多高,都跟它有關。
這一結果也與其他研究相符。最近,香港大學的管軼團隊、廣東省應用生物資源研究所的陳金平團隊,分別在 bioRxiv 上發布了對穿山甲的研究。他們都發現,比起蝙蝠冠狀病毒 RaTG13,馬來穿山甲的冠狀病毒,其 S 蛋白受體結合域與 2019-nCoV 更像。
華南農業大學的研究者還發現,就 S 蛋白而言,穿山甲冠狀病毒的大部分區域都與 2019-nCoV、蝙蝠病毒 RaTG13 相似,但它的前半部分卻更接近其他的蝙蝠病毒。他們猜測,此次的致病病毒可能來源于病毒重組。也就是說,一種類似于穿山甲冠狀病毒的病毒,與一種類似于蝙蝠冠狀病毒 RaTG13 的病毒,在某個宿主的體內相遇,然后兩種病毒各有一部分組合到一起,最后演化出致病的 2019-nCoV。
2019-nCoV、蝙蝠蛋白RaTG13R與其他兩種蝙蝠的S蛋白序列與穿山甲病毒S蛋白的對比,914位點前后有明顯不同 | 參考資料[1]還有其他證據嗎?
論文還提供了其他多個角度的數據,補充說明穿山甲與 2019-nCoV 的關系。
1
血清抗體
在 8 份馬來穿山甲的外周血樣本中,有 1 份能與 2019-nCoV 發生明顯的反應。這意味著外周血中含有冠狀病毒抗體,這只穿山甲很可能在自然狀態下感染了類似于 2019-nCoV 的病毒。
2
組織病變
研究者對穿山甲進行了組織病理學檢查。那些感染冠狀病毒的穿山甲,其肺部出現了間質性肺炎,肝臟、腎臟、淋巴結和其他器官的炎性細胞有嚴重的充血,肺泡管和膀胱上皮表面也有少量的出血。
3
病毒與受體結合
研究者在穿山甲中分離出病毒之后,用它來感染其他細胞。之后,他們在電鏡下,觀察到被感染的細胞內出現了典型的冠狀病毒。另外,通過分子動力學模擬,穿山甲冠狀病毒與 SARS、2019-nCoV、蝙蝠病毒 RaTG13 一樣,都能與人的ACE2受體結合。
用病毒感染的細胞中,出現了典型的冠狀病毒特征 | 參考資料[1]穿山甲就是中間宿主嗎?
雖然穿山甲冠狀病毒與 2019-nCoV 的相似性較高,尤其是在 S 蛋白受體結合域,病毒也可以在穿山甲體內引發類似的病癥。但 90% 的相似度,并不足以說明本次穿山甲分離到的冠狀病毒,與此次疫情直接相關?!胺堑洹睍r期,在人體分離到的 SARS 病毒和果子貍上分離到的病毒,其同源性超過 99.8%(僅有 8 個堿基的差異)。
也就是說,根據這項研究,穿山甲目前只是潛在的中間宿主——但到底是不是,還需要更多的數據。
2019-nCoV示意圖 | CDC廣東省應用生物資源研究所的陳金平團隊,則更傾向于認為穿山甲不是中間宿主。他們同樣在馬來穿山甲的體內,分離出了具有 90.23% 相似度的冠狀病毒。這樣的相似度,同樣不能證明穿山甲是中間宿主;而且,S 蛋白內部的一個特定序列,可以將人與穿山甲的冠狀病毒區別開來。
S 蛋白可以分為兩個區域,在此次致病的 2019-nCoV 中,這兩個區域之間有一段短的氨基酸序列——這是獨一無二的,在蝙蝠和穿山甲的冠狀病毒中都沒有發現。研究者認為,應該還有一個尚未明晰的中間宿主;當病毒在這個宿主體內時,被插入了這段序列。
走私入境的穿山甲丨中新網&上海日報其實,穿山甲成為此次新冠病毒的潛在中間宿主并非偶然。去年 10 月,陳金平團隊就在《病毒》雜志上發表過一篇論文。他們檢測了一批同樣來自廣東野生動物救護中心的馬來穿山甲,結果在它們體內發現多種病毒,其中以仙臺病毒和冠狀病毒最多;而在冠狀病毒中,最主要的就是類似 SARS 的病毒。
他們當時在論文中寫道,類似于果子貍、馬來穿山甲或許也會成為中間宿主,將 SARS 冠狀病毒傳遞給人類。
穿山甲是否當了中間宿主尚未可知,但新的冠狀病毒疫情確實已經爆發。回過頭來看,或許禍根早已深種——這些攜帶病毒的生靈,具有潛在的公共衛生隱患;而人為接觸這些生靈,為疫情的爆發埋下了種子。
北京市野生動物救護中心的中華穿山 | 花蝕本土的中華穿山甲已經瀕臨滅絕,東南亞的馬來穿山甲仍被走私到國內。那些頻繁接觸多種野生動物、常年奔走于各地“野味”市場的走私者們,很可能充當了野生動物病毒的 “快遞員”和“培養基”,在自己毫無察覺的情況下,將動物病毒從深山帶到人群中。
歸根結底,穿山甲是否作為中間宿主,目前仍無定論。但就算穿山甲或其他某種野生動物真的是中間宿主,這次疫情的爆發也并不是它們的過錯——畢竟,是人類先把貪婪的手伸向了它們。
參考文獻
[1] Xiao K., Zhai J. et al. Isolation and Characterization of 2019-nCoV-like Coronavirus from Malayan Pangolins. https://doi.org/10.1101/2020.02.17.951335
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[6] Liu P, Chen W, Chen J-P. Viral Metagenomics Revealed Sendai Virus and Coronavirus Infection of Malayan Pangolins (Manis javanica). Viruses. 2019; 11(11):979.
作者:麥麥
編輯:Yuki
審稿人:分子生物學博士 湯波
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原標題:《穿山甲是新冠病毒的中間宿主嗎?這份研究提供了更多數據》
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