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管轶等新证据:穿山甲为冠状病毒的中间宿主

知识分子  · ZhiHu-Article  · 科学  · 2020-02-20 13:07

2017年8月,广西陆生野生动物救护研究与疫源疫病监测中心接收了走私入境的34只穿山甲,其中有32只活体,2个月后陆续发病和衰竭死亡。图源:南国早报”微信公号”。


- 导读 -

被误认为“逃兵”的管轶教授没有闲着,他的课题组努力寻找新冠病毒的中间宿主。也就是介于储存宿主蝙蝠和人之间的宿主是什么?这是对于预防新冠病毒再次感染人很有意义的问题。管轶教授实验室新的论文提供证据,从多个穿山甲发现多个冠状病毒,与新冠病毒有相似性。他们认为这证明穿山甲是中间宿主。对于食用穿山甲的人来说是严重的警告。对于走私穿山甲也是强烈的谴责。


撰文 | 魏玉保 邸利会

责编 | 陈晓雪


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穿山甲鳞片是入中药的。在穿山甲鳞片上发现冠状病毒的核酸,令人担心。不过,香港大学管轶教授课题组专家说:“现时并没有科学根据病毒能在鳞片感染和繁殖,所以鳞片上提到核酸序列很大机会来自于旁边的身体组织。我们在文章上也有提及此观点。”

2月18日,香港大学管轶课题组与广西医科大学胡艳玲课题组合作的工作在论文预印网站bioRxiv上发布[1],表明穿山甲很可能是新冠病毒从蝙蝠到人类的中间宿主。

截至目前,穿山甲是除了蝙蝠之外[2],第二种被确认携带新冠病毒的哺乳动物。此前在1月23日,中科院武汉病毒研究所石正丽团队在bioRxiv发文,表明蝙蝠很可能是新冠病毒的宿主(详见知识分子文章:就在武汉,中科院团队揭示蝙蝠可能为新型冠状病毒的宿主,Nature杂志在2月3日正式发表该文)。

管轶实验室曾在2003年SARS爆发时,成功确定了冠状病毒是SARS肺炎的病原体,为防控SARS疫情指明了正确方向。之后他追踪了SARS冠状病毒的传染源来自于城市畜禽市场中的野生动物。

在这篇论文中,管轶等人所用的穿山甲样本为冻存组织,来自2017年8月到2018年7月广东海关缴获并留存的穿山甲“药材”(pangolins, Manis javanica)。

马来穿山甲(Manis javanica),又名爪哇穿山甲,主要分布于东南亚。走私及买卖穿山甲是违法行为。但是,每年数以百万计的穿山甲被走私到中国,以作食疗或中药材。走私的起点一般是缅甸、马来西亚等东南亚国家。如今,当地以及中国的的穿山甲种群处于严重濒危状态。全球8种穿山甲均被世界自然保护联盟(IUCN)物种红色目录列入濒危级别以上,中国正在考虑将穿山甲由国家二级保护野生动物提升至国家一级保护动物。

论文中的样本来自两组穿山甲:一组从18个个体中取了43个组织(肺、小肠、血液),这些穿山甲由海关缴获于2017年8月-2018年1月;一组从12个个体中取了19个组织(肺、小肠),这些穿山甲缴获于2018年5月-2018年7月。

通过对两批穿山甲样本进行宏基因组测序,序列组装完整度达到86%,可以认为测出了86%的SARS-CoV-2基因组。管轶实验室发现穿山甲病毒序列与人SARS-CoV-2序列相似性达到了86-92%。,与蝙蝠冠状病毒的相似性达到96%。宏基因组指环境中所有微生物基因组。在冠状病毒受体结合域(RBD),穿山甲病毒与SARS-CoV-2相似度是97%,蝙蝠冠状病毒RaTG13与SARS-CoV-2相似度是89%。

2019年9月和2020年2月上旬,广东省生物资源应用研究所和华南农业大学等单位的研究表明[3,4],穿山甲是新冠病毒的携带者。

对于武汉华南水产批发市场中的新冠病毒源流,目前仍不明确。中国疾控中心在1月1日上午在此市场中取得500多份环境样本,武汉病毒所在1月12日取得了约70份样本,这两批样本中均有多份样本是新冠病毒阳性。目前我们缺乏这个市场中动物组织样本的数据。

找到宿主和中间宿主,有助于我们及时切断传播源,更好地防控传染病。2004年年初,管轶通过检测广东省野生动物市场中的病毒情况,帮助政府避免了SARS的再次爆发。管轶在论文中指出,不能排除穿山甲身上的病毒可能来自除了蝙蝠之外的其它哺乳动物。

从东南亚到中国的野生动物走私链条已经形成多年[5],目前我们对于这些野生动物身上的病毒情况及其演化所知甚少。但广东、广西近年来零星发生的冠状病毒感染,表明我们不能掉以轻心。关闭野生动物交易市场,严查野生动物买卖,是时候了!

香港大学李嘉诚医学院教授金冬雁评论说:

很有意思,有提示性,但并没有明确结论说明三种病毒的进化路线。不能说SARS-CoV-2一定来自穿山甲,只能说穿山甲中有类似的病毒。

美国德克萨斯州立大学圣安东尼奥医学中心教授项焰评论说:

这个研究很有意义。他们在走私的穿山甲上面发现了多种新的冠状病毒,和现在的新冠病毒比较接近。虽然现在还无法确定这些穿山甲上的病毒来自于哪里以及这些病毒有没有参与和别的病毒的重组造成现在的新冠病毒,这项研究告诉我们自然界中可能有很多还尚未发现的和新冠病毒类似的病毒,而且穿山甲极有可能和这次新冠病毒的传播有关。

美国俄亥俄州立大学病毒与新发病原学中心主任刘善虑评论说:

相对DNA病毒而言,RNA病毒的基因组序列变化多端。机制主要有二,一是点突变,而是基因重组; 这是由RNA病毒编码的RNA依赖性RNA聚合酶在病毒复制过程中不忠实自身模版造成的 - 说得白话一点,就叫基因复制出轨。但RNA病毒重要的基因突变和重组不是随机的,而是有方向的,有选择的。可以想像,病毒总是朝对它们有利的方向突变,这就形成了病毒进化。可以说,目前自然界存在的病毒都是在经过了亿万年的与宿主细胞进行了艰苦卓绝的战争而淘汰出来的精华。所以,人类对付这些病毒也多显吃力,包括最近的新型冠状病毒。

这篇文章,以及最近类似的几篇,都表明武汉新型冠状病毒有可能直接来源于穿山甲。这是一个有趣而且重要的发现,因为在病毒膜蛋白的受体结合区域,武汉新型冠状病毒与来自广东的穿山甲里的冠状病毒有超过了97%的同源性。这个数字显然超过任何一株目前已知的冠状病毒,包括武汉病毒所最近分离的谣言中心蝙蝠病毒,RaTG13。有趣的是,作者通过深入的比较,发现穿山甲冠状病毒在受体结合区域的非氨基酸编码碱基上与新型冠状病毒差别大,而与蝙蝠病毒RaTG13形成一小撮,这在进化上提示穿山甲冠状病毒在这个区域重要氨基酸变化是特意选择的结果,而不是随机的,其目的就是能更高效结合人的受体ACE2,从而达到传染人和在人群中传播的目的。其实这种现象在自然界和病毒学非常普遍,有时甚至是一个氨基酸的变化,就可以引起质的飞跃。这种选择多是来自宿主的免疫压力,使病毒不得不变。

目前没有解决的问题是,武汉新型冠状病毒在膜蛋白有一个特征性的4个氨基酸的连续插入,而这个插入在穿山甲以及目前已知的蝙蝠冠状病毒中都不存在。然而,类似序列在部分人的冠状病毒,包括MERS是存在的,这提示新型冠状病毒可能是穿山甲病毒与人的某些冠状病毒的重组体。我们知道,这个特意性的氨基酸插入一般有利于病毒膜融合而增加其感染性,所以新型冠状病毒可能在进化上结合了SARS和MERS病毒的某些优点,进而显得更胜一筹,控制起来也可能会棘手。举个例子,尽管SARS在2003年几个月得到了有效控制,MERS至今还在继续,已经7-8年了。至于新型冠状病毒是否会转化为持续慢性感染,有待观察,大家拭目以待。



参考文献:

1. TTY Lam et al. Identification of 2019-nCoVrelated coronaviruses 1 in Malayan pangolins in southern China. 2.18, 2020.doi: doi.org/10.1101/2020.02

2. Peng Zhou et al. Discovery of a novelcoronavirus associated with the recent pneumonia outbreak in humans and itspotential bat origin. bioRxiv. 1 21, 2020

3. Liu, P. et al. Viral Metagenomics RevealedSendai Virus and Coronavirus Infection of Malayan Pangolins (Manis javanica).Viruses 11, (2019).

4. 华南农业大学发现穿山甲为新冠病毒潜在中间宿主bjnews.com.cn/news/2020

5. Heinrich, S. et al. The global traffickingof pangolins: A comprehensive summary of seizures and trafficking routes from2010–2015. Trafficking, 2017.12.15.


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