作者:高雅丽 甘晓 来源:中国科学报 发布时间:2020/2/28 12:47:44
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源自国外?新冠病毒溯源深陷迷雾

 

2月27日,国家卫健委高级别专家组组长钟南山在新闻通气会上表示,疫情首先出现在中国,不一定是发源在中国。

同时,最新研究表明,继蛇、穿山甲、水貂之后,龟类也可能是新冠病毒的潜在中间宿主。

有关新冠病毒溯源的新进展源源不断。然而,它从哪里来?如何到达人类?又为什么是武汉?这些问题迄今没有答案,病毒溯源仍然深陷迷雾之中。

起点:打开蝙蝠的“潘多拉魔盒”

2019年12月31日,武汉卫健委发布公告证实,已发现27例与华南海鲜城有关联的病毒性肺炎病例。不久后,病原检测结果显示,这些病例源自一种未知的“新型冠状病毒”。

病原体的确定,吹响了追踪“疑犯”的号角。最先被科学家追踪到的是病毒的起点——蝙蝠。2020年1月23日,中科院武汉病毒所石正丽团队在预印本网站BioRxiv在线发表论文,指出蝙蝠是最有可能携带新冠病毒的野生动物。2月3日,该文在线发表于《自然》杂志。

研究团队发现,与此前在云南中菊头蝠上检测到的蝙蝠冠状病毒RaTG13相比较,新冠病毒在整个基因组中与其有96.2%的一致性,与SARS冠状病毒有79.5%的一致性。同时,新冠病毒通过与人体内广泛分布的蛋白ACE2结合进入细胞,与当年非典病毒的“套路”如出一辙。[1]

这为蝙蝠是新冠病毒的天然宿主提供了强有力的证据,得到了科学界广泛共识。

争议同时存在。新冠病毒能否直接从蝙蝠到人?1月31日,华盛顿大学生物信息学专家Trevor Bedford接受《科学》采访时指出:“RaTG13序列与新冠病毒有近1100个核苷酸的差异。”基于此,专家们认为,这意味着它从蝙蝠到人之间还存在1个或多个中间宿主。

不过,据《第一财经》2月24日报道,美国瓦克斯曼微生物研究所所长Richard Ebright认为,从蝙蝠病毒到人感染的新型冠状病毒,可能不需要再有中间宿主。

石正丽团队2018年2月在Virologica Sinica(《中国病毒学:英文版》)上发表的一项实证研究也佐证了这一点。论文称,在对218名云南居民的采样调查中,有6人在SARS相关冠状病毒的检测中呈阳性。排除其他可能因素后,这项研究提供了蝙蝠SARS相关冠状病毒可能感染人类的首份血清学证据。[2]

打开蝙蝠的“潘多拉魔盒”后,有没有中间宿主、又是谁扮演了中间宿主的角色?

中间宿主:薛定谔的穿山甲

继SARS冠状病毒和MERS冠状病毒之后,新冠病毒是几十年来人畜共患型冠状病毒第三次跨物种感染人类。过去两次经验表明,确定中间宿主并不容易。

从蛇、水貂到穿山甲、龟类,新冠病毒中间宿主如同“薛定谔的猫”。有关新冠病毒中间宿主的研究中,穿山甲嫌疑最大。

2月7日,华南农业大学召开新闻发布会,宣布在穿山甲体内发现了β冠状病毒的序列,与目前感染人的毒株序列相似度高达99%,由此推测其是潜在中间宿主。[3]

研究团队随后提交的预印本论文显示,在全基因组层次上,穿山甲冠状病毒全组基因与人新冠病毒的同源性为90%。[4]论文作者将这一差异解释为“生物信息学小组和研究实验室之间令人尴尬的错误沟通”。[5]

论文最令人振奋的结论是,在最为关键的刺突蛋白受体结合域上,穿山甲冠状病毒与新冠病毒仅有一个氨基酸不同。

来自学界的质疑则认为,穿山甲样本的来源至关重要。“目前尚不清楚宏基因组样品来自饲养场所还是野外,如果1000份穿山甲样品仅来自一个特殊的群体,则没有代表性。”中科院动物所研究员蒋志刚对《中国科学报》表示。[7]

2月21日,香港大学教授管轶团队提交的预印本论文佐证了这一结论。他们在走私穿山甲组织样品中发现冠状病毒,受体结合域的氨基酸序列与人新冠病毒相似性高达97.4%。[6]

另一项研究得到了截然不同的结论。广东省生物资源应用研究所教授陈金平团队分析,尽管穿山甲冠状病毒与新冠病毒、蝙蝠冠状病毒都有遗传相关性,但我们不清楚这种穿山甲携带冠状病毒的人畜共患情况,所以不能直接证明穿山甲就是新冠病毒的中间宿主。[8]

此前,陈金平团队曾在Viruses发表论文,揭示了另一批走私的马来穿山甲被冠状病毒感染。[9]

美国贝勒医学院Joe Petrosino研究团队则总结,在刺突蛋白的受体结合区域新冠病毒与穿山甲冠状病毒最像,在全基因组层面又与蝙蝠冠状病毒RaTG13最像。“这表明,新冠病毒的演化过程中,发生过不止一次的重组,穿山甲只是参与了其中的一环。”该团队2月13日在BioRxiv上发表的论文中称。[10]

2月26日,来自湖北医学院附属人民医院刘龙联课题组等在《医学病毒学杂志》上发表的论文指出,采用冠状病毒刺突蛋白和宿主ACE2受体的组成和差异,预测龟类(西部锦龟、绿海龟、中华鳖)也可能是新冠病毒传播给人类的潜在中间宿主。[11]

中山大学医学院院长郭德银告诉《中国科学报》:“对于新冠病毒从自然界中的某种宿主到中间宿主再到人,科学虽然难以以一种重现的方式去证明,却可以用确凿的证据,以完备的逻辑形成证据链,去确证结果。

进攻人类:海鲜市场疑云待解

新冠病毒从野生动物跨物种进军人类的过程中,发生了什么?又是在哪里发生的?

分子层面的微观生物学研究是回答基础科学问题的重要方法。2月21日,西湖大学研究人员利用冷冻电镜的,发现新冠病毒刺突蛋白像一座桥横跨在ACE2表面,又像病毒的一只手紧紧抓住ACE2。[12]

同时,基于测序结果的共识是,病毒一次性进入人体,然后进行人际传播。

国内一位病毒学家告诉《中国科学报》:“目前正在传播中的病毒来源于同一个‘祖先’,传播路径可能是病毒从动物偶然传染给某一个特定的人,发生了变异,然后开始人际传播。所以,如果能找到最早发生感染的‘零号病人’,病毒源头就找到了。”

带着寻找“零号病人”的任务,流行病学家参与进来。当然,对他们而言,更有意义的是“指示病例(index case)”,指能够观察到的首个病例。

随着早期病例陆续披露,搜索目标锁定在华南海鲜市场。《中国新闻周刊》对武汉市中心医院急诊科主任艾芬的采访中提到,2019年12月18日该院接到首位病患为华南海鲜市场送货员。2019年12月27日,“疫情上报第一人”张继先上报第一批四位病人中,包含华南海鲜市场的一位商户。

另据中国疾控中心1月26日消息,从华南海鲜市场的585份环境样本中,检测到33份样品含有新型冠状病毒核酸。[13]

不过,也有越来越多的证据显示,此前的推测可能错了。武汉金银潭医院副院长黄朝林等1月24日在《柳叶刀》发表的论文显示,41个病例中只有27个病例有海鲜市场的暴露史。特别是,2019年12月1日发病的首名患者没有海鲜市场暴露史,12月10日发病的三人中有两人也与海鲜市场无关。[14]

2月26日,“武汉发布”微博公布,武汉市登记报告最早的新冠肺炎患者为陈某,发病时间为2019年12月8日,否认去过华南海鲜市场。

海鲜市场只在早期疫情发挥了“推波助澜”的作用。2月20日,中国科学院西双版纳热带植物园发布的研究为这一结论提供了数据支持。

这项研究分析了现有数据库中93个病毒样本中的58种单倍型,以了解不同病毒样本的演化关系。结果显示,与蝙蝠冠状病毒紧密关联的“祖辈”,和华南海鲜市场的“孙辈”没有亲缘关系。研究人员据此推断,华南海鲜市场的新冠病毒是从其它地方传入,再在市场发生快速传播并蔓延。[15]

从蝙蝠到穿山甲,再到华南海鲜市场,新冠病毒源头和传播路径仍然扑朔迷离,一切假设和推断尚需时间和研究工作去证实。

参考文献:

[1] https://www.nature.com/articles/s41586-020-2012-7

[2]https://www.virosin.org/en/article/doi/10.1007/s12250-018-0012-7

[3] https://www.scau.edu.cn/2020/0208/c1302a219376/page.htm

[4] https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.17.951335v1

[5] https://mp.weixin.qq.com/s/NVdljRXbuoTZ0EzybOKVrA

[6]https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.13.945485v1

[7] https://mp.weixin.qq.com/s/vrFcp_B6JWhFKSekXMd9IA

[8] https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.18.954628v1

[9] https://www.mdpi.com/1999-4915/11/11/979

[10] https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.07.939207v1

[11] https://mp.weixin.qq.com/s/xPVg871X8V9VCbKOBWTo-g

[12] https://www.westlake.edu.cn/info/1017/4353.htm

[13] http://www.chinacdc.cn/yw_9324/202001/t20200127_211469.html

[14] http://www.caixin.com/2020-01-26/101508497.html

[15] https://mp.weixin.qq.com/s/eAsXMS13i7NGH-pXOt1Kaw

 
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