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Nature关注:为什么说穿山甲是2019-nCoV潜在的中间宿主

小张聊科研  · 公众号  · 科研  · 2020-02-10 13:56
关于近期爆发的新型冠状病毒2019-nCoV的宿主问题,一直是人们关注的焦点。病毒宿主的相关研究有利于阻断病毒动物源,避免病原长期传播。石正丽团队2月3日最新发表在Nature上的文章“A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable batorigin”中曾得出结论,2019-nCoV在全基因组水平上与蝙蝠冠状病毒的同源性为96.2%。(戳推文:国内学者在Nature上背靠背发表两篇新型冠状病毒论文

2月7日上午11时,华南农业大学、岭南现代农业科学与技术广东省实验室教授沈永义、肖立华等科研人员,通过联合攻关,在新型冠状病毒潜在中间宿主的溯源上取得重要突破。他们的最新研究表明,穿山甲为新型冠状病毒的潜在中间宿主。

图1 来源:华南农业大学官网

据了解,研究人员通过分析1000多份宏基因组样品,锁定穿山甲为新型冠状病毒的潜在中间宿主;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;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毒株序列相似度高达99%。

图2 电镜下观察到的冠状病毒颗粒结构(来源:华南农业大学)

相关的文章会在近期发表。那么,中间宿主是否是唯一的?华南农业大学教授沈永义称,我们非常清楚SARS的源头是蝙蝠,但是蝙蝠不会直接感染人。这一次新型冠状病毒的研究结果证明源头是蝙蝠,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穿山甲是潜在的中间宿主,但一般来说,中间宿主有可能有多个,除了果子狸,其他的小型食肉动物也可能对病毒起到放大作用。此次将研究成果提前发布,一是为了让群众远离这些动物,同时给其他科学家一些提示,让大家一起把其他的潜在宿主挖出来。

当地时间2020年2月7日,Nature刊登了新闻“Did pangolins spread the China coronavirus to people?”文中提到,已知冠状病毒会在哺乳动物和鸟类中传播,科学家基于其基因序列与其他已知冠状病毒相似度对比,认为2019-nCoV最初来自蝙蝠,但是,很有可能还存在另外的中间宿主,将这种病毒传播给人类。像引起严重急性呼吸系统综合症(SARS)的冠状病毒就是从蝙蝠到果子狸再传染给人类。很多科学家们希望该论文能提供详细的信息,包括研究小组在何处发现带有类似病毒的穿山甲。加拿大汉密尔顿麦克马斯特大学的冠状病毒研究人员Arinjay Banerjee说,另一个至关重要的细节是研究人员在穿山甲中的何处发现了该病毒。是从血液样本还是直肠拭子中分离出来的。这将有助于确定如何将其传递给人类以及将来如何防止这种传播。

图3 来源:Nature官网

除此之外,还有一篇于2019年10月24日由广东省动物保护中心发表在《Viruses》的文章值得关注,这篇名为“Viral Metagenomics Revealed Sendai Virus and Coronavirus Infection of Malayan Pangolins (Manis javanica)”的研究,通过宏基因组测序分析发现马来亚穿山甲(Manis javanica)中携带仙台病毒冠状病毒,提供了对马来亚穿山甲的病毒群落以及马来亚穿山甲和其他宿主之间主要病原性病毒的分子流行病学的认识。(新风口:武汉新型冠状病毒肺炎检测的背后离不开这项技术

图4 来源:Viruses

文章中指出,2019年3月24日,广东省野生动物救援中心从反走私海关收到了21只马来穿山甲; 大多数的身体表面长满了皮疹,身体状况不佳。即使营救后仍有16只死亡。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,在少数死亡的穿山甲中,作者观察到肝肿大和脾肿大。研究人员从11只死亡的马来亚穿山甲中收集了21份具有明显症状的肺、淋巴和脾脏器官样本,以进行进一步的病毒宏基因组学研究。

图5 马来亚穿山甲测序得到的病毒序列百分比分布(来源:Viruses)

研究表明,在11个马来亚穿山甲个体中,在6个中鉴定出有仙台病毒,这是一种常见的乙型副流感病毒。并且通过分析表明来自马来亚穿山甲的仙台病毒与人类(AB005795.1)的遗传距离最近,两个序列显示出较高的序列同一性(89.76%)。同时作者也指出,由于缺乏健康的个体作为对照,无法确定穿山甲所携带的仙台病毒是由其他宿主感染引起还是被遗传。

图6 来自马来亚穿山甲和其他宿主的仙台病毒的系统发育树(来源:Viruses)

还有关键的发现,在这11只穿山甲中,研究人员从2只个体中检测到了多种冠状病毒。利用系统发育分析,发现这些冠状病毒与四个冠状病毒属复杂关系,揭示了穿山甲中冠状病毒的复杂遗传关系和高物种多样性。尽管检出的冠状病毒种类繁多,但SARS-CoV分布最广。迄今为止,这是中国穿山甲中病毒多样性的第一个宏基因组学研究。这项研究扩大了我们对濒危物种中病毒多样性以及直接或间接进入其他哺乳动物的能力的理解。

冠状病毒之所以被称为冠状病毒,是因为此病毒在电子显微镜下可见如日冕般外围的冠状,而这里的“冠状”突起,就是spike protein(刺突蛋白),它可以促进病毒包膜与细胞膜融合。研究发现,SARS-CoV的S蛋白可以单独完成包膜病毒颗粒的细胞侵入的全过程,其中包括:(1)识别并结合靶细胞受体;(2)病毒与靶细胞融合,将遗传物质释放到胞内。因为S蛋白是病毒识别宿主细胞表面受体——血管紧缩素转化酶2(angiotensin-converting enzyme 2, ACE2)的关键分子,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。可见S蛋白在病毒入侵机体时的作用是关键的。另外,S蛋白暴露于病毒表面,含有大量的抗原决定簇,可以产生针对病毒的保护性抗体。据检测表明,SARS康复病人的血清中普遍存在着抗刺突蛋白的抗体,同时SARS-CoV的S蛋白也能够有效地诱导中和抗体的产生。因此S蛋白是进行疫苗和抗体研究的一个比较理想和有效的靶点。所以对新型冠状病毒S蛋白的研究或许会成为下一步科研工作的重点之一,也对于挖掘出更多潜在的中间宿主有重要意义。

图7 冠状病毒(来源:百度百科)

对于穿山甲是2019-nCoV潜在的中间宿主的这个结论到底是否可靠,在Nature的评论中,有科学家表示,绝对相信这会是真的,期待研究论文的发表;但也有科学家表示,还需要进一步看论文的相关数据,研究的样本、样本的健康情况、样本的数量、测序结果的准确性等都对结论有很大的影响。所以我们还需要等待最终文章的刊登来判断。

有一个时长十七分钟的纪录片《寻鳞》,揭露了穿山甲地下交易的冰山一角,也让我们感觉到了濒临绝望的沉重。贩卖者为了卖出更贵的价格,会向穿山甲的体内灌入水和水泥以增加其体重,导致即使穿山甲得到解救,也会因为器官的衰竭无法进行抢救和治疗慢慢死亡。穿山甲一直被“神化”的药用价值导致了他被大量捕杀,事实上,穿山甲片的主要成分是角蛋白,和其它的毛发、指甲没有什么本质区别。必需氨基酸只占到总氨基酸的27%,远不如鸡蛋、牛奶、蛋白质优质。

图8 纪录片《寻鳞》

穿山甲是国家二级保护动物,根据我国《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。”再次呼吁,保护野生动物,没有买卖就没有伤害。保护穿山甲,也是保护我们自己!

资料参考:
1.https://www.scau.edu.cn/2020/0207/c1300a219015/page.htm
2.南方都市报(2020.2.7):穿山甲或不是唯一中间宿主!华农披露更多
3.https://www.nature.com/articles/d41586-020-00364-2
4.https://www.mdpi.com/1999-4915/11/11/979/htm
5.https://www.nature.com/articles/s41586-020-2012-7

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