类似SARS-CoV-2的病毒可能已在蝙蝠中传播了数十年

This undated transmission electron microscope image shows SARS-CoV-2, also known as novel coronavirus, the virus that causes COVID-19, isolated from a patient in the U.S. Virus particles are shown emerging from the surface of cells cultured in the lab. The spikes on the outer edge of the virus particles give coronaviruses their name, crown-like. NIAID-RML/Handout via REUTERS. THIS IMAGE HAS BEEN SUPPLIED BY A THIRD PARTY. MANDATORY CREDIT - RC25NF9B3EFR
Researchers said SARS-CoV-2’s origins were hard to reconstruct, due to coronaviruses being highly recombinant.Image: via REUTERS
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  • 研究得出结论,SARS-CoV-2所属的病毒谱系已在蝙蝠中传播了数十年。

  • 研究人员发现,引起COVID-19的病毒约在40至70年前与其他蝙蝠病毒分化。

  • 他们警告称,SARS-CoV-2很可能还包括其他能够感染人类的病毒。

研究人员报告称,产生SARS-CoV-2(即导致COVID-19大流行的病毒)的病毒谱系已在蝙蝠中传播了数十年。

他们还警告称,该谱系很可能还包括其他能够感染人类的病毒。

研究人员通过重建SARS-CoV-2的进化历史所取得的这些发现,对预防由该谱系引发的未来大流行具有重要意义。

“冠状病毒的遗传物质具有高度重组性,这意味着病毒基因组的不同区域可能源自多个来源,”宾夕法尼亚州立大学生物学副教授Maciej Boni表示。

“这使得重建SARS-CoV-2的起源变得困难。你必须识别所有发生过重组的区域,并追溯它们的历史。”

SARS-CoV-2的“家谱树”

研究团队采用三种不同的生物信息学方法,识别并去除SARS-CoV-2基因组中的重组区域。随后,他们为非重组区域重建了系统发生历史,并相互比较,以确定过去哪些具体病毒参与了重组事件。

他们得以重建SARS-CoV-2与其已知最近的蝙蝠病毒和穿山甲病毒之间的进化关系。

SARS-CoV-2所属的谱系约在40至70年前与其他蝙蝠病毒分化。Image: Nature

研究人员发现,SARS-CoV-2所属的病毒谱系约在40至70年前与其他蝙蝠病毒分化。重要的是,尽管SARS-CoV-2与RaTG13冠状病毒在基因上相似(约96%),而RaTG13采自2013年中国云南省的一只中华菊头蝠(Rhinolophus affinis),但研究团队发现,它与RaTG13的分化时间相对较早,为1969年。

“在厘清重组历史后估算分化时间的能力(这是我们在此次合作中开发的方法)可能有助于深入了解许多不同病毒性病原体的起源,”鲁汶大学(KU Leuven)进化与计算病毒学系首席研究员Philippe Lemey表示。

研究团队发现,SARS-CoV-2与其近缘病毒共有的较古老特征之一,是位于刺突蛋白上的受体结合域(RBD),该结构使病毒能够识别并结合人体细胞表面的受体。

“这意味着,能够感染人类的其他病毒正在中国的中华菊头蝠中传播,”英国格拉斯哥大学MRC病毒研究中心计算病毒学教授David L. Robertson表示。

从蝙蝠到人类的跨越

这些病毒能否直接从蝙蝠跳跃至人类,还是需要一个中间宿主物种才能完成这一跨越?Robertson指出,对于SARS-CoV-2,其他研究小组错误地提出,关键的进化变化发生在穿山甲中。

“迄今为止,SARS-CoV-2的RBD序列仅在少数穿山甲病毒中发现,”Robertson表示。“此外,另一个被认为对SARS-CoV-2感染人类能力至关重要的关键特征——刺突蛋白中的多碱基切割位点插入——尚未在该SARS-CoV-2病毒的另一近缘蝙蝠亲属中发现。

“然而,尽管穿山甲可能曾充当中间宿主,促进SARS-CoV-2向人类传播,但没有证据表明,穿山甲感染是蝙蝠病毒传入人类的必要条件。相反,我们的研究表明,SARS-CoV-2很可能已进化出在人类和穿山甲上呼吸道中复制的能力。”

下一次能否加强监测?

研究团队认为,要预防未来的大流行,需要在野生蝙蝠中开展更好的采样,并建立能够识别人类新型病原体并实时作出响应的人类疾病监测系统。

Robertson表示:“有效监测的关键在于,知道要寻找哪些病毒,并优先关注那些容易感染人类的病毒。我们本应对第二次SARS病毒做好更充分的准备。”

Boni补充道:“我们对最初的SARS-CoV-2疫情应对太迟,但这不会是我们最后一次冠状病毒大流行。当病例数仍为个位数或两位数时就必须捕捉到此类病毒,因此需要建立更加全面、实时的监测系统。”

其他共同作者来自西交利物浦大学、香港大学、德克萨斯大学阿灵顿分校和爱丁堡大学。

本研究获得了欧洲研究理事会、英国医学研究理事会、比利时佛兰德研究基金会以及中国国家自然科学基金委员会的支持。

来源:宾夕法尼亚州立大学

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