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2020-01-23 10:55:42來源:第一財經
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  來源:第一財經

  新型冠狀病毒 潛在人際傳播機制揭曉

  童蘭

  新型冠狀病毒在人際中傳播的機制在1月21日發表的一篇科學文章當中被揭示出來,將為確認傳染源和傳播途徑、制定高效的防控策略提供科學理論依據。

  2020年1月21日,中國科學院上海巴斯德研究所郝沛研究員、軍事醫學研究院國家應急防控藥物工程技術研究中心鐘武研究員和中科院分子植物卓越中心合成生物學重點實驗室李軒研究員合作,在SCIENCE CHINA Life Sciences(《中國科學:生命科學》英文版),在線發表了“武漢新型冠狀病毒的進化來源和傳染人的分子作用通路”的論文。

  文章闡述了引起近期武漢地區肺炎疫情暴發的新型冠狀病毒的進化來源,及與SARS冠狀病毒、中東呼吸綜合征MERS冠狀病毒的遺傳進化關系,并通過對武漢的新型冠狀病毒spike-蛋白的結構模擬計算,揭示了武漢新型冠狀病毒spike-與人ACE2蛋白作用并介導傳染人的分子作用通路。

  這篇文章得出了兩點主要結論,其一,是新型冠狀病毒與SARS具有最近的親緣關系,其祖先宿主為蝙蝠;其二,是雖然缺乏關鍵的氨基酸,但新型冠狀病毒仍然能夠與人類的ACE2結合,實現和SARS類似的致病機理。

  寄生和感染高等動物

  2020年1月10日,武漢新型冠狀病毒的第一個基因組序列數據被公布,后來陸續有多個從患者身上分離的新型冠狀病毒的基因組序列發布。這些新型冠狀病毒基因組數據,為研究分析武漢新型冠狀病毒的進化來源、致病病理機制提供了第一手資料。

  郝沛稱,通過把新型冠狀病毒與SARS冠狀病毒、中東呼吸綜合征MERS冠狀病毒進行了全基因組比對,他們發現平均分別有約70%和約40%的序列相似性。其中不同冠狀病毒與宿主細胞作用的關鍵spike基因(編碼S-蛋白),有更大的差異性。

  為了對新型冠狀病毒感染人的機制和通路進行分析,他們利用分子結構模擬的計算方法,對新型冠狀病毒S-蛋白和人ACE2蛋白進行了結構對接研究,獲得了令人驚訝的結果。

  研究顯示,雖然新型冠狀病毒S-蛋白中與ACE2蛋白結合的5個關鍵氨基酸有4個發生了變化,但變化后的氨基酸,卻整體性上非常完美地維持了SARS病毒S-蛋白與ACE2蛋白互作的原結構構象。盡管新型冠狀病毒的新結構與ACE2蛋白互作能力,由于丟失的少數氫鍵有所下降(相比SARS病毒S-蛋白與ACE2的作用有下降),但仍然達到很強的結合自由能。這一結果說明新型冠狀病毒是通過S-蛋白與人ACE2互作的分子機制,來感染人的呼吸道上皮細胞。研究成果預測了新型冠狀病毒有很強的對人感染能力。

  此外,為了解析新型冠狀病毒的進化來源和可能的自然界宿主,研究者利用新型冠狀病毒和收集到大量冠狀病毒數據進行了遺傳進化分析。結果發現新型冠狀病毒屬于Beta冠狀病毒屬。Beta冠狀病毒是蛋白包裹的單鏈正鏈RNA病毒,寄生和感染高等動物(包括人)。

  推測自然宿主都是蝙蝠

  由于武漢冠狀病毒的進化鄰居和外類群都在各類蝙蝠中有發現,推測武漢冠狀病毒的自然宿主也可能是蝙蝠。如SARS冠狀病毒一樣,武漢冠狀病毒在從蝙蝠到人的傳染過程中很可能存在未知的中間宿主媒介。

  在沒有找到確切的動物宿主之前,由于疫情是在武漢的海鮮市場暴發的,因此海鮮市場出售的活禽、兔子、蛇等都成為極有可能的動物宿主。

  第一財經記者查閱資料發現,在SARS疫情暴發后隔了十年之久,科研團隊才在蝙蝠體內發現遺傳多樣的SARS樣冠狀病毒,并首次成功分離到與SARS病毒高度同源的蝙蝠冠狀病毒,證明蝙蝠是SARS冠狀病毒的自然宿主,揭示了SARS病毒從蝙蝠到人的生態傳播鏈。

  2013年一篇由美國科學家發表在《自然》雜志上的文章稱:“蝙蝠可能攜帶下一個SARS流行病病毒,并且能直接感染人體細胞。”在這篇科學文章中,科學家首次揭示,SARS病毒是有可能直接從自然宿主傳播到人的,而無需中間的宿主媒介。當時科學家就呼吁人們停止捕殺和食用蝙蝠。

  近十年來,病毒學家從未停止過對蝙蝠這種能夠攜帶多種烈性病毒的物種的研究。根據中科院武漢病毒研究所官方網站的介紹,新發病毒學科組組長石正麗女士,正是證明蝙蝠是SARS冠狀病毒自然宿主文章的作者。

  現階段石正麗團隊的主要研究內容包括:人類已知重要病原在蝙蝠種群的分布和遺傳進化研究;常見病毒病原在蝙蝠種群的分布和遺傳進化研究;蝙蝠病毒宏基因組學分析;蝙蝠病毒的分離和鑒定及其細胞嗜性研究;蝙蝠新病毒與人類疾病的關系研究;蝙蝠抗病毒免疫研究等。

  第一財經記者按照網站上的郵箱給石教授發送郵件,截至發稿未得到回復,新發病毒學科組的網站也已經無法正常登錄。

  應急藥物開發項目已啟動

  武漢地區的新型冠狀病毒肺炎疫情暴發,與2002年廣東暴發的“非典”疫情有很多相似的地方,都發生在冬季、初始發生都起源于人與動物市場交易的鮮活動物接觸,而且都是由未知的冠狀病毒病原導致。

  郝沛告訴第一財經記者:“隨著病例的增多,我們會有更多臨床一線的數據出來,我們會監測這些病毒后續是否有變異的反應,包括與抗原、疫苗、免疫反應的科研團隊合作,為他們提供更多數據的驗證。”

  這一研究成果,是在國家“重大新藥創制”科技重大專項的支持下(應急醫學藥物新品種研發及其關鍵創新技術體系),由中國科學院上海巴斯德研究所、軍事醫學研究院國家應急防控藥物工程技術研究中心和中科院分子植物卓越中心合成生物學重點實驗室合作研究完成的。研究同時還獲得了國家自然科學基金和中科院戰略生物資源計劃“生物資源衍生庫”項目的支持。

  第一財經記者了解到,目前該研究結果已經上報給世界衛生組織。中科院巴斯德研究所一方面正在加緊進行抗體及疫苗的研制,并且積極地與國際各方協同,對新情況及時做出應對。另一方面也為新型冠狀病毒的檢測提供更加快速有效的方法。

  另據世衛組織公布的消息,1月23日,該組織將針對武漢新型冠狀病毒召開緊急會議,并有可能考慮宣布全球公共衛生緊急事件,正如此前的埃博拉疫情一樣,這也意味著將啟動國際響應機制。

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