​最新《柳葉刀》:基因序列分析探討可能的病毒源頭

學術經緯 發佈 2020-01-30T17:42:39+00:00

[1] Roujian Lu et al., , Genomic characterisation and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor bi

▎藥明康德/報導


今日,權威醫學期刊《柳葉刀》在線發表了兩篇關於新型冠狀病毒的最新論文,一篇涵蓋病例分析,另一篇側重基因組分析。藥明康德內容團隊也將分兩篇文章,為各位讀者朋友們介紹其中的關鍵信息。本篇將介紹病毒基因組帶來的一些新洞見。


與舟山蝙蝠病毒最接近


在這項研究中,科學家們從9名患者的支氣管肺泡灌洗液與培養物中分離出了樣本,進行基因測序工作。從這些樣本中,科學家們一共拼接出了8個完整的病毒基因組,以及2個部分完整的病毒基因組。
在獲得了這些基因組信息後,研究人員們首先比對了它們之間的基因序列。比對結果表明,這8個完整的病毒基因組高達99.98%,幾乎完全一致!考慮到病毒本身較容易突變,這個比對結果告訴我們,從病毒感染人體到醫務人員對病毒進行系統性的檢測,這中間相隔的時間極短。


▲蝙蝠是許多冠狀病毒的野外「儲存庫」(圖片來源:Pixabay)


那麼,這些病毒從何而來呢?這篇論文的作者們將其他已知的冠狀病毒基因組也納入了比對的範疇,這也包括了知名的SARS病毒和MERS病毒。比對結果表明,與新型冠狀病毒完整基因組序列最為接近的,是2018年在浙江省舟山市的蝙蝠體內分離出的兩株病毒,相似性達87.99%。相比之下,新型冠狀病毒與SARS和MERS病毒的序列就沒那麼相像,相似性分別為79%和50%。


基因序列說明了什麼?


在進一步的分析中,這些病毒的基因組序列向我們透露了更多細節。先前對於冠狀病毒的研究表明,其表面的S蛋白在病毒的感染和傳播上有著非常重要的作用。S蛋白可以分為兩部分,一塊叫做S1亞基,負責和細胞表面的受體結合;另一塊叫做S2亞基,負責「鑽」入細胞。


前面我們提到,與舟山蝙蝠體內發現的兩株冠狀病毒相比,此次新型冠狀病毒的基因組序列相似性很高。而在S蛋白上,科學家們則看到了一個很有意思的現象——負責「鑽」入細胞的S2亞基,與蝙蝠病毒的相似性達到了93%;而負責識別細胞受體並與之結合的S1亞基,相似性則只有68%。這也表明在感染人類上,新型冠狀病毒可能有著其特殊性。


那麼,這種病毒究竟結合的是什麼受體呢?研究人員們發現,儘管與SARS病毒總體而言相似性不是那麼高,但在S1亞基上,兩者卻有著不少保守的胺基酸。基於這些結果,輔以計算機模型,研究人員們猜測新型冠狀病毒可能和SARS病毒一樣,結合的是人體的ACE2受體。但他們也指出,一些SARS病毒用於和ACE2結合的胺基酸位點,卻在新型冠狀病毒中發生了變異。因此它也有可能結合我們目前未知的某種受體。


其他的一些討論


在分離用於測序的樣本時,科研人員們也對患者的來源進行過匯總。這9名患者中,有8名在華南海鮮市場有著暴露史,表明他們有可能是在市場內接觸到了感染源。然而,第9名患者卻從未去過華南海鮮市場,如何感染病毒尚不明確。


▲目前我們尚不清楚第9名患者如何感染病毒(數據來源:參考資料[1];製圖:藥明康德內容團隊。完整數據請訪問參考資料[1])


作者們做了兩種可能性的分析。首先,由於這名患者曾住在華南海鮮市場附近的賓館,可能通過飛沫傳播,感染上了這種病毒;又或者,這名患者體內的病毒來自某個目前還不明確的來源。現在,我們無法區分這兩種可能性。


在後續的討論中,本文的作者們表示,新型冠狀病毒和蝙蝠中分離出的病毒序列最為相似,但不大可能直接由蝙蝠傳染給人類,理由如下:首先,去年12月,我們才聽到有感染病例的消息,而武漢的蝙蝠在當時大部分已進入冬眠;其次,華南海鮮市場中並沒有發現販售蝙蝠的現象。相反,很多「非海鮮」的動物卻見在其中販售,包括可能作為中間宿主的哺乳動物;第三,儘管新型冠狀病毒的序列和蝙蝠中分離出的序列最為相似,但兩者的相似程度依舊不到90%,表明舟山的蝙蝠體內找到的病毒,不大可能是本次疫情的直接病毒來源。相反,現有的病毒應來自其他的來源;最後,我們已知的兩種嚴重的冠狀病毒SARS和MERS,雖然最初的病毒儲存庫都是蝙蝠,但均通過中間宿主傳給人類。


綜合來看,研究人員們認為,本次新型冠狀病毒可能最初也同樣來自某種蝙蝠,然後通過某種在華南海鮮市場販售,目前還未知的野生動物,傳染給了人類。作者們也在文章的最後指出,本次疫情的爆發,再次強調了野生動物體內未知病毒對人類的潛在威脅。


本文題圖來自Pixabay。

參考資料:

[1] Roujian Lu et al., (2020), Genomic characterisation and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor binding, Lancet, DOI: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)30251-8


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