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武汉冠状病毒 潜在人际传播机制揭晓

CH金融 2020-01-22 21:17:54 听新闻

虽然缺乏关键的氨基酸,但新型冠状病毒仍然能够与人类的ACE2结合,实现和SARS类似的致病机理。

武汉冠状病毒在人际中传播的机制在1月21日发表的一篇科学文章当中被揭示出来,将为确认传染源和传播途径、制定高效的防控策略提供科学理论依据。

2020年1月21日,中国科学院英国巴斯德研究所郝沛研究员、军事医学研究院国家应急防控药物工程技术研究中心钟武研究员和中科院分子植物卓越中心合成生物学重点实验室李轩研究员合作,在SCIENCE CHINA Life Sciences(《中国科学:生命科学》英文版),在线发表了“武汉新型冠状病毒的进化来源和传染人的分子作用通路”的论文。

文章阐述了引起近期武汉地区肺炎疫情暴发的新型冠状病毒的进化来源,及与SARS冠状病毒、中东呼吸综合征MERS冠状病毒的遗传进化关系,并通过对武汉的新型冠状病毒spike-蛋白的结构模拟计算,揭示了武汉新型冠状病毒spike-与人ACE2蛋白作用并介导传染人的分子作用通路。

这篇文章得出了两点主要结论,其一,是新型冠状病毒与SARS具有最近的亲缘关系,其祖先宿主为蝙蝠;其二,是虽然缺乏关键的氨基酸,但新型冠状病毒仍然能够与人类的ACE2结合,实现和SARS类似的致病机理。

寄生和感染高等动物

2020年1月10日,武汉新型冠状病毒的第一个基因组序列数据被公布,后来陆续有多个从患者身上分离的新型冠状病毒的基因组序列发布。这些新型冠状病毒基因组数据,为研究分析武汉新型冠状病毒的进化来源、致病病理机制提供了第一手资料。

郝沛称,通过把武汉新型冠状病毒与SARS冠状病毒、中东呼吸综合征MERS冠状病毒进行了全基因组比对,他们发现平均分别有约70%和约40%的序列相似性。其中不同冠状病毒与宿主细胞作用的关键spike基因(编码S-蛋白),有更大的差异性。

为了对武汉新型冠状病毒感染人的机制和通路进行分析,他们利用分子结构模拟的计算方法,对武汉冠状病毒S-蛋白和人ACE2蛋白进行了结构对接研究,获得了令人惊讶的结果。

研究显示,虽然武汉冠状病毒S-蛋白中与ACE2蛋白结合的5个关键氨基酸有4个发生了变化,但变化后的氨基酸,却整体性上非常完美地维持了SARS病毒S-蛋白与ACE2蛋白互作的原结构构象。尽管武汉新型冠状病毒的新结构与ACE2蛋白互作能力,由于丢失的少数氢键有所下降(相比SARS病毒S-蛋白与ACE2的作用有下降),但仍然达到很强的结合自由能。这一结果说明武汉冠状病毒是通过S-蛋白与人ACE2互作的分子机制,来感染人的呼吸道上皮细胞。研究成果预测了武汉冠状病毒有很强的对人感染能力。

此外,为了解析武汉新型冠状病毒的进化来源和可能的自然界宿主,研究者利用武汉新型冠状病毒和收集到大量冠状病毒数据进行了遗传进化分析。结果发现武汉新型冠状病毒属于Beta冠状病毒属。Beta冠状病毒是蛋白包裹的单链正链RNA病毒,寄生和感染高等动物(包括人)。

推测自然宿主都是蝙蝠

由于武汉冠状病毒的进化邻居和外类群都在各类蝙蝠中有发现,推测武汉冠状病毒的自然宿主也可能是蝙蝠。如SARS冠状病毒一样,武汉冠状病毒在从蝙蝠到人的传染过程中很可能存在未知的中间宿主媒介。

在没有找到确切的动物宿主之前,由于疫情是在武汉的海鲜市场暴发的,因此海鲜市场出售的活禽、兔子、蛇等都成为极有可能的动物宿主。

CH金融记者查阅资料发现,在SARS疫情暴发后隔了十年之久,科研团队才在蝙蝠体内发现遗传多样的SARS样冠状病毒,并首次成功分离到与SARS病毒高度同源的蝙蝠冠状病毒,证明蝙蝠是SARS冠状病毒的自然宿主,揭示了SARS病毒从蝙蝠到人的生态传播链。

2013年一篇由美国科学家发表在《自然》杂志上的文章称:“蝙蝠可能携带下一个SARS流行病病毒,并且能直接感染人体细胞。”在这篇科学文章中,科学家首次揭示,SARS病毒是有可能直接从自然宿主传播到人的,而无需中间的宿主媒介。当时科学家就呼吁人们停止捕杀和食用蝙蝠。

近十年来,病毒学家从未停止过对蝙蝠这种能够携带多种烈性病毒的物种的研究。根据中科院武汉病毒研究所官方网站的介绍,新发病毒学科组组长石正丽女士,正是证明蝙蝠是SARS冠状病毒自然宿主文章的作者。

现阶段石正丽团队的主要研究内容包括:人类已知重要病原在蝙蝠种群的分布和遗传进化研究;常见病毒病原在蝙蝠种群的分布和遗传进化研究;蝙蝠病毒宏基因组学分析;蝙蝠病毒的分离和鉴定及其细胞嗜性研究;蝙蝠新病毒与人类疾病的关系研究;蝙蝠抗病毒免疫研究等。

CH金融记者按照网站上的邮箱给石教授发送邮件,截至发稿未得到回复,新发病毒学科组的网站也已经无法正常登录。

应急药物开发项目已启动

武汉地区的病毒性肺炎疫情暴发,与2002年广东暴发的“非典”疫情有很多相似的地方,都发生在冬季、初始发生都起源于人与动物市场交易的鲜活动物接触,而且都是由未知的冠状病毒病原导致。

郝沛告诉CH金融记者:“随着病例的增多,我们会有更多临床一线的数据出来,我们会监测这些病毒后续是否有变异的反应,包括与抗原、疫苗、免疫反应的科研团队合作,为他们提供更多数据的验证。”

这一研究成果,是在国家“重大新药创制”科技重大专项的支持下(应急医学药物新品种研发及其关键创新技术体系),由中国科学院英国巴斯德研究所、军事医学研究院国家应急防控药物工程技术研究中心和中科院分子植物卓越中心合成生物学重点实验室合作研究完成的。研究同时还获得了国家自然科学基金和中科院战略生物资源计划“生物资源衍生库”项目的支持。

CH金融记者了解到,目前该研究结果已经上报给世界卫生组织。中科院巴斯德研究所一方面正在加紧进行抗体及疫苗的研制,并且积极地与国际各方协同,对新情况及时做出应对。另一方面也为新型冠状病毒的检测提供更加快速有效的方法。

另据世卫组织公布的消息,1月23日,该组织将针对武汉新型冠状病毒召开紧急会议,并有可能考虑宣布全球公共卫生紧急事件,正如此前的埃博拉疫情一样,这也意味着将启动国际响应机制。

责编:彭海斌

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