「柳叶刀」:病毒和谁最像?基因组分析揭秘2019-nCoV源头

来源:转化医学网 2020-02-01 04:31:51

「柳叶刀」:病毒和谁最像?基因组分析揭秘2019-nCoV源头

作者:Reduction C

导 读:新型冠状病毒感染确诊人数已超SARS,而随着近期研究者的努力,其真面容也渐渐浮出水面,之前针对冠状病毒传染的防治经验,提示我们掌握其来源对于预测其发展甚至是遏制其传染都十分重要。

柳叶刀杂志近日在线发表了来自中国疾病预防控制中心的研究结果,他们从患者样本中测序分析了2019年新型冠状病毒(2019-nCoV)病原体,发现其与2003年流行的严重急性呼吸道综合症(SARS)病毒以及2012年发现的中东呼吸综合症(MERS)病毒在基因上有较大差异。

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研究人员对9名患者(其中8名曾到过华南海鲜市场)的支气管肺泡灌洗液以及培养分离株的样本进行了二代测序。从这些个体获得了完整的和部分的2019-nCoV基因组序列。使用Sanger测序将病毒重叠群连接起来以获得全长基因组,快速扩增cDNA末端来确定基因组的末端区域。总共从9位患者中开发了10条2019-nCoV基因组序列,其中8条是完整的病毒基因组,其余2条为部分完整基因组。

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基因组分析中使用的样本信息

病毒和谁最像?

获得基因组信息后,研究人员首先横向进行对比,8组完整基因组相似度高达99.98%,鉴于病毒易突变的特点,这表明该病毒是最近才感染人类的。

紧接着,研究人员将完整基因组与已知的冠状病毒基因组库进行纵向对比,这其中也包括了SARS病毒和MERS病毒。

结果发现,2019-nCoV与两种2018年于中国舟山采集到的蝙蝠来源SARS样冠状病毒bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21密切相关(相似度为88%)。但与SARS病毒(相似度79%)和MERS病毒(相似度50%)相差较大。系统发育分析表明,2019-nCoV属于Betacoronavirus属的Sarbecovirus亚型,在基因上与SARS病毒相距较远。

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病毒系统发育树

基因差异与致病性有何关联?

之前关于冠状病毒的研究表明,病毒表面的S蛋白影响病毒对生命体的感染与传播。其中S蛋白的S1亚基负责结合细胞表面受体,S2亚基负责帮助病毒进入细胞。而2019-nCov与舟山蝙蝠病毒在S2亚基的相似度达到了93%,但是在S1亚基上相似性只有68%,这提示了新型冠状病毒在人类感染中的特异性。

尽管2019-nCov与SARS病毒结合总体相似性不高,但是在S1亚基的受体结合区域相似度却很高,之前有研究通过计算机辅助分析预测2019-nCov和SARS病毒相似,同样结合的是ACE2受体,并且也有细胞实验证明2019-nCov可以结合ACE2受体。

但是基于研究者对于SARS病毒和ACE2结合位点的某些氨基酸有较大差异的事实,依旧需要我们进一步的试验证明这些氨基酸突变是否会影响到ACE2结合或者改变受体嗜性。

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对三种冠状病毒的受体结合域位点分析

流行病学分析

在研究过程中,研究人员同时也对样本来源进行了流行病学分析,9名患者中的8名曾去过华南海鲜市场,这说明他们可能在市场中直接接触到了感染源,然而剩下一名患者只是曾经住过华南海鲜市场附近的宾馆,这加强了病毒可能通过飞沫传播的证据,当然也存在不明来源的可能。

尽管病毒系统发育树表明,2019-nCoV来源于蝙蝠,但同样也有事实表明存在着蝙蝠与人之间的中间宿主。

1. 2019年12月下旬才收到了有感染病例的消息,然而武汉的蝙蝠在当时已经进入冬眠;

2. 华南海鲜市场并未贩卖蝙蝠,但是确实有野生动物出售的现象;

3. 舟山蝙蝠与2019-nCov的相似度小于90%,这说明两者在系统发育树的较远两个分支上,舟山蝙蝠不大可能是这次疫情的直接来源;

4. SARS和MERS的传播途径中可以看到,虽然病毒储库一开始都是蝙蝠,但是都有其中间宿主才传播至人类。

研究团队通过对本次新型冠状病毒基因组结构的分析,阐明了其来源和受体结合特性。本次疫情爆发再次凸显了隐身于野生动物的病毒库对人类的潜在威胁……

参考来源:

https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(20)30251-8/fulltext