新冠病毒高度適應(yīng)人類 病毒二次爆發(fā)可能性很大
作者們還強調(diào),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(jié)合。
對此,研究人員提出建議,應(yīng)擴大采樣范圍,從市場、農(nóng)場和野生動物中收集SARS-CoV-2樣病毒。此外,應(yīng)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(yīng)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(yīng)于人類,需高度警惕二次暴發(fā)
對于新冠病毒而言,研發(fā)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(zhì)的進化速度和傳播程度。
日前,包括鐘南山院士在內(nèi)的多個專家團隊已經(jīng)指出,新冠病毒在傳播過程中發(fā)生了廣泛的變異,現(xiàn)在已經(jīng)非常適應(yīng)在人體內(nèi)生存。之前的一些醫(yī)學(xué)報告指出,SARS-CoV-2基因組似乎穩(wěn)定下來,其在人體的適應(yīng)壓力不大,這對診斷、疫苗和治療學(xué)的發(fā)展都是好兆頭。
為了更好地了解SARS-CoV-2基因組的穩(wěn)定性,研究人員對SARS-CoV-2和SARS-CoV之間的進化動力學(xué)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(xiàn)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(nèi),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(yīng)活動使病毒具有高度傳染性,這一高傳染性主導(dǎo)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(jié)合并影響宿主特異性)等基因經(jīng)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(fā)現(xiàn)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(jié)果意味著,SARS-CoV-2在暴發(fā)之初就已經(jīng)高度適應(yīng)于人類,并表現(xiàn)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(yīng)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(yīng)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(xiàn)SARS-CoV-2的風(fēng)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(jié)合,應(yīng)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(fā)現(xiàn),與SARS-CoV-2關(guān)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(jié)合。
此前有研究預(yù)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(zhuǎn)化酶2,新冠病毒的人類受體)結(jié)合,并且比SARS-CoV對于蝙蝠和人類ACE2的結(jié)合性都強。
因此,盡管尚未發(fā)現(xiàn)蝙蝠冠狀病毒具有SARS-CoV-2樣的S蛋白RBD(受體結(jié)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(jié)合。研究人員建議,
應(yīng)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(guān)新冠病毒中間宿主的線索,研究人員還分析了有關(guān)SARS-CoV-2如何進化和適應(yīng)人類傳播的最新發(fā)現(xiàn),并研究了武漢華南海鮮市場的環(huán)境樣本。
結(jié)果表明,2020年1月份在市場發(fā)現(xiàn)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(nóng)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(yīng)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(yīng)性較弱的祖細胞的分支;
4、評估食品經(jīng)營者和動物貿(mào)易商的患病率相較普通人是否過高,以確定動物貿(mào)易中是否存在SARS-CoV-2祖先病毒株;
此外,應(yīng)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。