问医生 找医院 查疾病 症状自查 药品通 快应用

《柳叶刀》最新发表:9名患者基因序列分析再次指向新冠病毒起源于蝙蝠,还透露了更多信息……

2020-02-04 00:00:01医学界
核心提示:9名感染者采集的样本病毒基因序列分析告诉了我们哪些重要信息?

  1月30日,《柳叶刀》(The Lancet)在线发表了一篇关于新型冠状病毒的最新论文研究,对9名感染者所分离出的新冠病毒进行基因组分析,揭示了病毒起源和受体结合的相关信息。

  研究对9名住院患者的支气管肺泡灌洗液样本和培养物的分离物进行了下一代基因测序(NGS),其中8名患者发病前去过武汉华南海鲜市场,1名患者(WH04)没有去过市场,但2019年12月23日至27日期间住在附近的酒店。

  研究者从这些患者样本中获得了完整及部分的2019-nCoV基因组序列。对2019-nCoV基因组和其他冠状病毒基因组进行系统发育分析,以确定病毒的进化史,并帮助推断其可能的起源。并且通过同源性模型研究病毒可能的受体结合特性。

  从这些患者样本中,一共拼接出了8个完整的2019-nCoV病毒全基因组序列,以及2个部分完整的病毒基因组序列。

  研究人员们首先比对了8个完整病毒基因组序列之间的区别。结果发现这8个完整的病毒基因组序列几乎完全一致,序列一致性高达99.98%——这说明了2019-nCoV在很短的时间内起源于一个来源,最近才出现在人类群体中,并被相对快速地检测到。然而,随着病毒传播给更多的个体,需要不断监测突变。

  最大的核苷酸差异是四个突变。值得注意的是,来自同一患者的两个病毒基因组(来自支气管肺泡灌洗液的WH19001和来自细胞培养的WH19005)的序列一致性超过99.99%,在氨基酸水平上的一致性为100%。此外,来自WH02和WH19002样品的部分基因组也几乎100%与整个基因组一致。

  1.与杭州舟山市蝙蝠上采集到的病毒基因序列相似最高

  那么,2019-nCoV病毒到底从何而来?

  研究者将其他已发现的冠状病毒基因组也纳入了比对的范畴,包括SARS病毒和MERS病毒。比对结果表明,2019-nCoV与2018年在中国东部舟山采集的两种蝙蝠源性严重急性呼吸综合征(SARS)样冠状病毒bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21密切相关,基因序列同源性分别达87.99%、87.23%。在5个基因区域(E、M、7、N和14)中,序列同源性大于90%,最高的为E基因的98.7%。大多数编码的蛋白在2019-nCoV与相关的蝙蝠衍生的冠状病毒之间显示出高序列一致性。相比之下,新型冠状病毒与SARS和MERS病毒的序列就没那么相像,相似性分别为79%和50%。

  2.2019-nCoV与SARS-CoV不同,是全新的β冠状病毒

  系统发育分析表明,人类历史上发现的第7个感染人类的冠状病毒2019-nCoV属于β冠状病毒属的Sarbecovirus亚型,其最接近的亲属bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21的分支长度相对较长,并且在遗传学上与SARS-CoV不同。此外,研究还发现2019-nCoV与SARS-CoV在RNA依赖性RNA聚合酶(RdRp)基因系统发育上有着明显区别。这一证据表明,2019-nCoV是一种新的来自Sarbecovirus亚属的β冠状病毒。

  3.  2019-nCoV在感染人类上有其特殊性

  S蛋白介导冠状病毒与受体的结合以及膜融合,是病毒颗粒侵入宿主细胞过程中关键蛋白。一般情况下,冠状病毒的S蛋白在功能上分为S1区,负责与受体结合;S2区负责细胞膜融合。2019-nCoV中负责与膜融合的 S2蛋白与bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21 2种蝙蝠的序列同源性约为93%,而负责识别细胞受体并与之结合的S1与蝙蝠衍生病毒的序列同源性仅为68%。这说明武汉新型冠状病毒在感染人类上可能有着其特殊性。

  4.2019-nCoV可能通过与ACE2结合入侵人体,也可能存在未知受体

  直接与受体结合的β冠状病毒的受体结合区通常位于S1的C-末端,如谱系B的SARS-CoV和谱系C的MERS-CoV和BatCoV-HKU4。通过对四个不同的β冠状病毒谱系的受体结合域的系统发育分析,我们发现,尽管2019-nCoV在全基因组水平上更接近于bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21,但2019-nCoV的受体结合域属于B谱系,更接近于SARS-CoV。

  我们已经知道,SARS冠状病毒通过S蛋白与细胞受体血管紧张素转换酶2(ACE2)结合而启动入侵细胞的过程。值得注意的是,这次的研究发现2019-nCoV受体结合区的外亚区与SARS-CoV更为相似。这表明2019-nCoV也可能使用ACE2作为细胞受体。然而,研究还观察到,在2019-nCoV受体结合域(包括Asn439、Asn501、Gln493、Gly485和Phe486;2019-nCoV的编号)中,负责SARS-CoV受体结合域与ACE2受体结合的几个关键残基是可变的。这表明2019-nCoV可以利用ACE2受体进入人体,但2019-nCoV受体结合区域存在氨基酸突变是否影响ACE2结合或改变受体取向还有待进一步研究。因此新冠病毒也有可能结合我们目前未知的某种受体。

  最后,在文中的讨论环节指出,虽然2019-nCoV基因序列和蝙蝠中分离出的病毒基因序列最为相似,但不大可能由蝙蝠直接传染给人类,还存在未知的中间宿主。研究者们给出了四个理由:

  第一,疫情于2019年12月下旬首次报告,当时武汉多数蝙蝠物种正在冬眠。

  第二,华南海鲜市场没有出售或发现蝙蝠,而各种非水生动物(包括哺乳动物)可供购买。

  第三,2019-nCoV与其近缘种bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21之间的序列一致性小于90%,这反映在它们之间的分支比较长。因此,bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21不是2019-nCoV的直接来源。

  第四,在SARS-CoV和MERS-CoV中,蝙蝠都是天然的宿主,但都存在中间宿主(SARS-CoV为果子狸和MERS-CoV为骆驼),而人类是最终宿主。

  因此,根据目前的数据,导致武汉疫情的2019-nCoV很可能最初来源为蝙蝠,并可能通过目前在华南海鲜市场出售的未知野生动物传播给人类。

  参考资料:

  [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

相关专题
专家访谈
特别策划
39热文一周热点
网站地图 太阳城申博 澳门新葡京赌场 申博游戏网址 菲律宾申博开户
申博代理加盟登入 菲律宾太阳网a99.com 电子游戏 申博开户登入官网
申博网址 太阳城网址 申博娱乐开户 申博登录网址
申博娱乐开户 太阳城亚洲注册 申博娱乐手机版 申博
申博官方网址 申博娱乐手机登入 菲律宾太阳城申博 太阳城手机版