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新研究發現新冠病毒初期就有高度適應能力,要警惕二次爆發的可能性

疫情暴發至今,新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)在人類中表現出極強的傳播能力。近日,通過將SARS-CoV-2和2003年暴發的SARS-CoV(嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒)之間的進化動態進行比較,科研

疫情暴發至今,新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)在人類中表現出極強的傳播能力。近日,通過將SARS-CoV-2和2003年暴發的SARS-CoV(嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒)之間的進化動態進行比較,科研人員驚訝地發現,SARS-CoV-2在人類中傳播初期就具有高度適應性,其程度類似于當年SARS-CoV流行的晚期。

當地時間5月2日,生物科學預印本平臺bioRxiv在線發表了題為 SARS-CoV-2 is well adapted for humans. What does this mean for re-emergence? 的研究論文,研究團隊來自加拿大英屬哥倫比亞大學、美國麻省理工學院-哈佛大學博德研究所(Broad Institute)斯坦利精神病學研究中心、加拿大醫療企業Fusion Genomics等,通訊作者為英屬哥倫比亞大學生物多樣性研究中心的Shing Hei Zhan與博德研究所的Alina Chan。

研究結果表明,2019年末首次檢測到SARS-CoV-2時,它已經對人類具有高度的適應性,其程度類似于流行晚期的SARS-CoV。同時,研究人員尚未檢測到人類適應性較差的類SARS-CoV-2病毒的進化前體或進化分支。

這意味著,新冠病毒在傳播之初就具有極強的人類適應性和傳染性。因此,研究人員強調,其二次暴發的可能性較大,應引起國際社會更大的關注,以明確其來源并防止二次暴發。

作者們警告,如果具有相似的人類傳播性和適應性,那么任何現有的SARS-CoV-2祖病毒庫都是特別危險的。

作者們還強調,新冠病毒的S蛋白(刺突糖蛋白)有可能在蝙蝠或多種中間宿主中自然進化出其廣泛的物種向性(species tropism),即它可能與多物種的受體結合。

對此,研究人員提出建議,應擴大采樣范圍,從市場、農場和野生動物中收集SARS-CoV-2樣病毒。此外,應該檢查2019年底前幾個月的人類樣本中SARS-CoV-2樣病毒或SARS-CoV-2反應抗體,以檢測病毒在人類社會中流行的前體。

新冠病毒高度適應于人類,需高度警惕二次暴發

對于新冠病毒而言,研發特定的抗病毒藥物、抗體或疫苗所用的時間長短取決于病毒基因或蛋白質的進化速度和傳播程度。

日前,包括鐘南山院士在內的多個專家團隊已經指出,新冠病毒在傳播過程中發生了廣泛的變異,現在已經非常適應在人體內生存。之前的一些醫學報告指出,SARS-CoV-2基因組似乎穩定下來,其在人體的適應壓力不大,這對診斷、疫苗和治療學的發展都是好兆頭。

為了更好地了解SARS-CoV-2基因組的穩定性,研究人員對SARS-CoV-2和SARS-CoV之間的進化動力學進行了并行比較。

研究人員收集了11個SARS-CoV流行早期至中期的基因組,32個SARS-CoV流行晚期的基因組以及46個SARS-CoV-2基因組。

令人驚訝的是,與SARS-CoV相比,SARS-CoV-2表現出較低的遺傳多樣性,而SARS-CoV在其流行的早期到中期具有相當大的遺傳多樣性。相比之下,SARS-CoV-2的遺傳多樣性與晚期流行SARS-CoV的遺傳多樣性更為相似。

SARS-CoV和SARS-CoV-2遺傳差異的比較,在同樣的時間范圍內,SARS-CoV-2(紅色)的遺傳多樣性比早期到中期SARS-CoV(藍色)的少。

此前對SARS-CoV的研究表明,在早期和中期傳播階段,SARS-CoV受到的選擇壓力(又稱為進化壓力,指外界施與一個生物進化過程的壓力)最大,并在流行晚期時選擇壓力減弱。在從蝙蝠、果子貍傳播到人類以及接下來的人際傳播的過程中,一系列適應活動使病毒具有高度傳染性,這一高傳染性主導了其晚期流行階段。

非同義和同義替代率(dN和dS)通常用于模擬病毒S蛋白(在病毒入侵人體時與宿主受體結合并影響宿主特異性)等基因經歷的選擇壓力。研究人員在2020年1月、2月和3月每個月從不同的地理位置采樣50個SARS-CoV-2基因組,他們發現對于病毒S蛋白、Orf3a和Orf1a基因而言,新冠病毒中的dN和dS與SARS-CoV晚期流行時的情況更相似。

 

流行早期至中期的SARS-CoV、流行晚期的SARS-CoV以及2020年1月至3月的SARS-CoV-2樣本中S蛋白等基因的dN和dS對比情況。這些研究結果意味著,SARS-CoV-2在暴發之初就已經高度適應于人類,并表現出極強的傳播能力。

研究人員還表示,在人類和動物中,一種更早期的、適應性較差的共同祖病毒尚未被找到,其前體或分支也是缺失的。這表明該病毒以一種高人類適應性的形式進入人類社會,這也意味著在不久的將來再次出現SARS-CoV-2的風險較高,且其后果可能較嚴重。

自然界進化可能使新冠病毒與多物種結合,應擴大采樣范圍

迄今為止,研究人員仍不確定新冠病毒的中間宿主是什么。此前的研究發現,與SARS-CoV-2關系最密切的冠狀病毒是蝙蝠冠狀病毒RaTG13,而從馬來西亞穿山甲中分離出的一種冠狀病毒的遺傳序列與SARS-CoV-2有高達91%的同源性,因此,研究人員認為,就目前而言,蝙蝠是新冠病毒起源、穿山甲是中間宿主的可能性較大。

此外,研究人員指出,新冠病毒的S蛋白有可能在蝙蝠或多種中間宿主中自然進化出其廣泛的物種向性,即它可能與多物種的受體結合。

此前有研究預測,SARS-CoV-2的S蛋白可能與100多種不同物種的ACE2(血管緊張素轉化酶2,新冠病毒的人類受體)結合,并且比SARS-CoV對于蝙蝠和人類ACE2的結合性都強。

因此,盡管尚未發現蝙蝠冠狀病毒具有SARS-CoV-2樣的S蛋白RBD(受體結合域),但新冠病毒很可能在自然界中進化,并且可以以最佳水平與不同物種的同一受體結合。研究人員建議,

應從更多物種中進行冠狀病毒采樣,從而更好地掌握攜帶與SARS-CoV-2相似的RBD的冠狀病毒的物種范圍,明確其中間宿主。

為了尋找有關新冠病毒中間宿主的線索,研究人員還分析了有關SARS-CoV-2如何進化和適應人類傳播的最新發現,并研究了武漢華南海鮮市場的環境樣本。

結果表明,2020年1月份在市場發現的病毒分離株不太可能起源于中間動物宿主,而是最有可能來自被SARS-CoV-2感染的人,他們可能是市場里的賣家或顧客。

 

為了追蹤新冠病毒祖先病毒株,找出其中間宿主,研究人員提出了以下建議:

1、從市場、農場和野生動物中收集SARS-CoV-2樣病毒;

2、檢查2019年底前幾個月的人類樣本中SARS-CoV-2樣病毒或SARS-CoV-2反應抗體,以檢測病毒在人類社會流行的前體;

3、對更多早期的SARS-CoV-2分離株進行測序,特別是早期分離株,可以識別出人類適應性較弱的祖細胞的分支;

4、評估食品經營者和動物貿易商的患病率相較普通人是否過高,以確定動物貿易中是否存在SARS-CoV-2祖先病毒株;

此外,應更廣泛地限制人類活動,減少人類與野生動物及其棲息地的頻繁或長期接觸。

 

來源:http://www.hnsbao.com/
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