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新冠病毒可能存在多个中间宿主?穿山甲是其中之一吗?

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2020 年 2 月 9 日,华中农业大学陈焕春教授在湖北省疫情防控工作新闻发布会表示,新冠病毒可能存在多个中间宿主。

而早在 2 月 7 日时,华南农业大学发布消息,该单位沈永义教授、肖立华教授等的研究团队通过分析 1000 多份宏基因组样品,并结合其他研究结果后,确定穿山甲为新型冠状病毒的潜在中间宿主。

图片来源:华南农业大学


研究人员继而通过分子生物学检测,揭示穿山甲中 β 冠状病毒的阳性率为 70 %;进一步对病毒进行分离鉴定,电镜下观察到典型的冠状病毒颗粒结构。

图片来源:华南农业大学


最后通过对病毒的基因组分析,发现分离的病毒株与目前感染人的新冠病毒毒株序列相似度高达 99 %。

这些证据提示穿山甲或许是新冠病毒的潜在中间宿主(相关研究论文目前仍在同行评议尚未发表)

自疫情爆发以来,研究人员一直想要尽快确定新型冠状病毒的动物来源,这非常关键。

已知冠状病毒会在哺乳动物和鸟类中传播,科学家基于新型冠状病毒(2019 -nCoV)的基因序列分析认为,新型冠状病毒最初来源于蝙蝠(自然宿主)

不过,新型冠状病毒很有可能是通过另一种动物(中间宿主)传播给人类的。导致 SARS 的冠状病毒就是先从蝙蝠传到果子狸身上,再由果子狸传给人。

冠状病毒暴露于病毒表面的冠状突起(刺突蛋白,S 蛋白)可以像爪子一样钩住细胞,促进病毒包膜与细胞膜融合。

因为 S 蛋白是病毒识别宿主细胞表面受体即血管紧缩素转化酶 2(ACE2)的关键部位,表达 S 蛋白的细胞可以与表达 ACE2 的细胞结合并诱导细胞融合。

在武汉病毒所石正丽团队 1 月 29 日最新发表在 Nature 上的文章《A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin》中显示,2019 -nCoV 的全序列与一株来源于蝙蝠的 RaTG3 毒株相似度很高,达到 96.2 %。

但随后有研究人员指出,2019 -nCoV 的 S 蛋白与蝙蝠冠状病毒 S 蛋白的差异较大(S -RBD 的序列相似度为 93.1 %),说明病毒直接从蝙蝠感染到人身上的难度很大,或许还存在一个或多个中间宿主。

基于 2019 -nCoV WIV04 基因组全长序列的相似性比较

图片来源:Nature


华南农业大学的沈永义教授也认为,这一次新型冠状病毒的研究结果证明源头是蝙蝠,但是蝙蝠不会直接感染人。武汉的这一次疫情爆发的时候是在冬季,蝙蝠感染人的可能性是微乎其微的。

所以这之间要有一个宿主,通过中间宿主来连接蝙蝠和人,在中间架起一道桥梁。

如果穿山甲是中间宿主这一最新发现是真实可靠的话,将对新型冠状病毒的源头防控具有重大意义,为野生动物管控的相关政策调整提供了科学依据。

同日,Nature 发表观点文章《Did pangolins spread the China coronavirus to people?》表示穿山甲是新型冠状病毒的中间宿主合乎情理。

图片来源:Nature


免疫与计算生物学专家 Kristian Andersen 通过检查已公开的穿山甲病毒相关序列的比对,认为来源于穿山甲的结果是可信的。

澳大利亚悉尼大学的演化病毒学家 Edward Holmes 说,研究结论确实说得通,因为其他数据也显示穿山甲携带的一些病毒与新型冠状病毒的亲缘关系很近。

还有研究人员指出,冠状病毒可能是导致穿山甲死亡的原因之一,而穿山甲体内冠状病毒感染细胞所用的受体的分子结构,与新型冠状病毒的十分相似。

此外,加拿大麦克马斯特大学的冠状病毒研究人员 Arinjay Banerjee 表示,还有一点非常关键,即研究人员在穿山甲的哪个部位发现了病毒,比如说,病毒是从血液样本还是从直肠拭子中分离得到的。

这些问题有助于确定病毒是通过哪种途径跑到人类身上的,以及如何预防将来的病毒传播。

图片来源:站酷海洛 Plus



穿山甲是新型冠状病毒的中间宿主吗?

2019 年 10 月,离 2019 -nCoV 被发现还有两个多月,广东省动物保护中心陈金平团队就在 Viruses 杂志上发表文章《Viral Metagenomics Revealed Sendai Virus and Coronavirus Infection of Malayan Pangolins (Manis javanica)》,通过宏基因组测序分析发现走私贩卖的马来亚穿山甲(Manis javanica)中携带有仙台病毒和冠状病毒,且冠状病毒种类繁多,其中类 SARS -CoV 病毒分布最广,与蝙蝠里面的类 SARS 冠状病毒的序列相似度非常接近。

图片来源:Viruses


在这项研究中,广东野生动物救助中心在 2019 年 3 月 24 日从缉私局处获得了 21 只活马来亚穿山甲,但绝大多数穿山甲的健康状况都很糟糕,其身体有大量皮疹。

虽然救助中心极力补救,但是最终还是死了 16 只。大多数死亡的穿山甲的肺部肿胀、含有泡沫状液体,并伴有肺纤维化的症状,少数有肝肿大和脾肿大现象。

随后作者从其中死亡的 11 只穿山甲提取了 21 份具有明显症状的肺、淋巴和脾脏器官样本进行高通量测序以揭示穿山甲的病毒多样性。

在所有病毒读数中各个病毒家族相关的序列百分比

图片来源:Viruses


作者总共解析出了 28 个病毒家族,其中分布最广的病毒家族是疱疹病毒科和副粘病毒科,其中有两只穿山甲个体发现有冠状病毒的序列。

仙台病毒是所调查的马来亚穿山甲中分布最广的病原体,仙台病毒是副粘病毒亚科呼吸道病毒属(Paramyxovirinae)的成员,其成员主要感染哺乳动物。

来自马来亚穿山甲的仙台病毒与分离自人的菌株(AB005795.1)的关系最密切,这强烈表明仙台病毒可能在穿山甲和人类之间传播。

来自马来亚穿山甲和其他宿主的仙台病毒的系统树

图片来源:Viruses


除仙台病毒外,冠状病毒也被检测为马来亚穿山甲的潜在病原体。尽管检出的冠状病毒种类繁多,但类 SARS -CoV 病毒分布最广,与蝙蝠里面的类 SARS 冠状病毒的序列相似度非常接近。

而冠状病毒序列的系统发育分析证明了马来亚穿山甲中冠状病毒的复杂遗传关系和高度多样性。

上图:穿山甲样品中具有高度序列相似性的冠状病毒的详细信息

下图:来自马来亚穿山甲和其他宿主的冠状病毒的系统树

图片来源:Viruses


蝙蝠是多种人畜共患病毒的天然宿主。

在最近的一项研究中,从蝙蝠粪便样本中检测到多达 47 个不同的病毒家族。在蝙蝠身上已经检测到超过 130 种病毒,包括若干新兴人类病原体。

不同类型的 SARS -CoV 可能与马来亚穿山甲的死亡有关,考虑到 SARS 爆发是由于通过果子狸从蝙蝠的自然宿主传播 SARS 给了人类,马来穿山甲可能是另一种传播类 SARS 冠状病毒给人类的中间宿主。

此外, 2020 年 1 月 31 日,在病毒序列分享网站上有一篇预印本论文 《nCov- 2019 spike protein receptor binding domain shares high amino acid identity with a coronavirus recovered from a pangolin viral metagenomic dataset》发现 2019 -nCoV 中 S 蛋白结合受体结构域(RBD)的氨基酸的序列与广东野生动物救助中心上述研究中穿山甲样品测序获得的冠状病毒 RBD 序列的相似度高达 97 %。

图片来源:virological.org


这些结果可能表明去年 12 月在武汉发现的新型冠状病毒是从蝙蝠传播至穿山甲,再在藏污纳垢的野生动物市场上传播给人,且第一批感染患者中有许多都是这个海鲜市场的工人(虽然穿山甲并不在该海鲜市场的销售清单上,这可能是因为穿山甲交易是非法的)

尽管新冠病毒的源头是蝙蝠得到了大部分研究的认可,就目前的研究而言,其中间宿主现在看来最有可能的动物之一是穿山甲,但是目前还不清楚它是自然界感染的,还是被别的动物传染的?是否存在其他中间宿主?

希望华南农业大学的研究团队尽快分享他们获得的宏基因组序列,让同行们重复测序结果以确证结论。

新冠病毒溯源进行时

图片来源:作者自制



写在文末

穿山甲是国家二级保护动物,但非法贩运的现象非常普遍,部分种类的穿山甲已属于极危动物(极危表示该物种所面临的威胁及危机仅次于灭绝,意味着穿山甲的野生种群面临即将绝灭的机率非常高)

我国《刑法》规定:

非法猎捕、杀害国家重点保护的珍贵、濒危野生动物的,或者非法收购、运输、出售国家重点保护的珍贵、濒危野生动物及其制品的,将会判处有期徒刑或者拘役,并处罚金,情节特别严重的,处十年以上有期徒刑,并处罚金或者没收财产。

最后呼吁大家,没有买卖就没有杀害!请拒绝食用并保护野生动物,维护生态环境,远离未知病原!

参考链接:
https://www.nature.com/articles/d41586 - 020 - 00364 - 2
https://www.mdpi.com/ 1999 - 4915 / 11 / 11 / 979
http://virological.org/t/ncov-2019-spike-protein-receptor-binding-domain-shares-high-amino-acid-identity-with-a-coronavirus-recovered-from-a-pangolin-viral-metagenomic-dataset/ 362
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