管軼團隊自然發文:穿山甲未必是中間宿主
2020年03月27日07:15

  原標題:管軼團隊自然發文:穿山甲帶新冠相關病毒,但未必是中間宿主

  圍繞新冠病毒起源的問題在科學界仍然是個迷。當地時間3月26日,頂級學術期刊《自然》(Nature)在線發表論文“Identifying SARS-CoV-2 related coronaviruses in Malayan pangolins ”。該項研究通訊作者為香港大學公共衛生學院新發傳染病國家重點實驗室管軼教授、廣西醫科大學胡豔玲教授。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,接收時間為當地時間3月17日。

  管軼現為香港大學新發傳染病國家重點實驗室主任,以及流感研究中心主任。2003年“非典”時期,管軼團隊率先分離出SARS病毒,並證實了果子狸是SARS的中間宿主,也是人類感染SARS的直接來源。基於中間宿主的清晰及管軼等人的上報,廣東省隨後清除市場上的果子狸,從而有效遏製了SARS疫情的擴散。

  在此次這項最新研究中,管軼等人報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)中發現了新冠病毒相關的冠狀病毒。他們發現,穿山甲相關的冠狀病毒屬於新冠病毒相關冠狀病毒的兩個亞型,其中一個亞型的受體結合域與新冠病毒非常接近。

  作者們認為,研究發現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,應該考慮將穿山甲視作這次新型冠狀病毒的潛在中間宿主,並應將其從菜市場上清除,以防止人畜共患傳播。

  當然,根據目前的研究,研究團隊認為尚不足以說明穿山甲是直接參與此次疫情暴發的中間宿主。但迄今為止,穿山甲是除了蝙蝠之外,唯一發現被新冠病毒相關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學中發揮重要作用。

  在此次新冠病毒引發的疫情中,最早對外表示穿山甲或扮演重要作用的是華南農業大學、嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室沈永義教授、肖立華教授等科研人員聯合中國人民解放軍軍事科學院及廣州動物園科研部的團隊,他們在2月7日公佈了研究結果: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注,中華穿山甲等穿山甲物種現在已被世界自然保護聯盟(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暫時被認為與武漢華南海鮮市場有關,該市場出售的野生動物可能是人畜共患病感染的來源。儘管蝙蝠很可能是新冠病毒的宿主,但目前還不清楚轉移病毒的中間宿主。

  管軼等人此前在2017年8月至2018年1月期間收集到18隻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緝私行動中獲得。

  系統發育分析,描述了新冠病毒、本研究獲得的穿山甲冠狀病毒序列、其他冠狀病毒之間的進化關係。

  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。研究團隊隨後獲得6個全長或近全長基因組序列,標記為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構,有11個預測開放閱讀框。研究團隊還成功分離了病毒。

  基於新的基因組序列,研究團隊設計了qPCR檢測引物,以確認原始樣本對冠狀病毒呈陽性。

  接下來,研究團隊對2018年5月至7月之間收集的另一批穿山甲樣品進行了進一步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,此次疫情暴發後,廣州海關技術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),這些樣本中同樣發現了冠狀病毒。

  通過高通量測序,研究團隊發現鱗片樣品中包含冠狀病毒序列,用這些數據組裝了一個21505bp的部分基因組序列(標記為GD/P2S),可以代表新冠病毒基因組的72%。

  值得注意的是,2019年在廣東進行的另一項關於患病穿山甲的研究也從肺樣本中發現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(標記為GD/P1L)。

  這些在穿山甲中發現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%,並在系統進化樹中代表了新冠病毒相關病毒的兩個亞型,其中GD/P1L和GD/P2S在內的亞型與新冠病毒密切相關。

  穿山甲可能冠狀病毒長期宿主,但和新冠病毒並非最接近親緣關係

  新冠病毒屬於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曆了廣泛的基因重組。

  為了驗證上述觀點,研究團隊進一步進行了重組分析重組,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相關譜系(基因組區域2、5、7)和新冠病毒相關譜系的基因組片段,包括來自此次穿山甲的基因組片段(區域1、3、4、6、8)。

  然而,更值得注意的是,研究團隊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,儘管新冠病毒與蝙蝠冠狀病毒RaTG13在病毒基因組的其餘部分關係最為密切,但新冠病毒和廣東穿山甲的受體結合域(RBD)氨基酸同源性為97.4%,而RaTG與新冠病毒的受體結合域的氨基酸同源性僅為89.2%

  事實上,廣東穿山甲冠狀病毒和新冠病毒在RBD的5個關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的同義位點系統發育分析顯示,廣東穿山甲冠狀病毒並非新冠病毒的最接近親緣關係。

  因此,研究團隊推測,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於選擇性介導的趨同進化,而不是重組引起的。當然,根據現有數據仍然很難判斷。這種觀察和人與穿山甲ACE2序列相似度(84.8%)高於人與蝙蝠ACE2序列相似度(80.8%-81.4%)是一致的。

  論文提到,重組或趨同進化的發生進一步強調了中間動物宿主在人類病毒出現中的作用。然而,重要的是,迄今發現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。這一插入特徵目前可以將新冠病毒和β冠狀病毒(包括RaTG13)區分開來,該特徵也可能促進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冠狀病毒感染的哺乳動物。

  在這項研究中,研究團隊在穿山甲中發現了2個相關的冠狀病毒譜系,它們都與新冠病毒相關。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病毒

  但令人驚訝的是,穿山甲是獨居動物,種群規模相對較小,且處於瀕危狀態。然而不能排除的是,穿山甲從蝙蝠或其他動物宿主中獨立獲得了新冠病毒相關病毒。因此,它們在新冠病毒出現中的作用仍不清楚。

  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,而它們在本土地區所保持的病毒多樣性目前未知。

  研究團隊認為,毫無疑問,穿山甲種群中冠狀病毒的傳播程度需進一步調查,但在廣西和廣東省的新冠病毒相關冠狀病毒的反複感染表明,穿山甲可能在冠狀病毒群落生態學中發揮重要作用。

  研究團隊提到,包括那些與新冠病毒相關病毒在內的冠狀病毒,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、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據強烈表明,處理這些動物需要相當謹慎,應嚴格禁止在菜市場出售。

  他們還提到,對中國和東南亞自然環境中穿山甲的進一步監測顯然也是必要的,以瞭解它們在新冠病毒出現中的作用以及未來人畜共患病傳播的風險。

  論文原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2169-0

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