研究:新冠病毒已高度适应人类,二次暴发可能性较大

研究:新冠病毒已高度适应人类,二次暴发可能性较大
疫情暴发至今,新型冠状病毒(SARS-CoV-2)在人类中表现出极强的传播能力。近日,通过将SARS-CoV-2和2003年暴发的SARS-CoV(严重急性呼吸综合征冠状病毒)之间的进化动态进行比较,科研人员惊讶地发现,SARS-CoV-2在人类中传播初期就具有高度适应性,其程度类似于当年SARS-CoV流行的晚期。 当地时间5月2日,生物科学预印本平台bioRxiv在线发表了题为 SARS-CoV-2 is well adapted for humans. What does this mean for re-emergence? 的研究论文,研究团队来自加拿大英属哥伦比亚大学、美国麻省理工学院-哈佛大学博德研究所(Broad Institute)斯坦利精神病学研究中心、加拿大医疗企业Fusion Genomics等,通讯作者为英属哥伦比亚大学生物多样性研究中心的Shing Hei Zhan与博德研究所的Alina Chan。 研究结果表明,2019年末首次检测到SARS-CoV-2时,它已经对人类具有高度的适应性,其程度类似于流行晚期的SARS-CoV。同时,研究人员尚未检测到人类适应性较差的类SARS-CoV-2病毒的进化前体或进化分支。 这意味着,新冠病毒在传播之初就具有极强的人类适应性和传染性。因此,研究人员强调,其二次暴发的可能性较大,应引起国际社会更大的关注,以明确其来源并防止二次暴发。 作者们警告,如果具有相似的人类传播性和适应性,那么任何现有的SARS-CoV-2祖病毒库都是特别危险的。 作者们还强调,新冠病毒的S蛋白(刺突糖蛋白)有可能在蝙蝠或多种中间宿主中自然进化出其广泛的物种向性(species tropism),即它可能与多物种的受体结合。 对此,研究人员提出建议,应扩大采样范围,从市场、农场和野生动物中收集SARS-CoV-2样病毒。此外,应该检查2019年底前几个月的人类样本中SARS-CoV-2样病毒或SARS-CoV-2反应抗体,以检测病毒在人类社会中流行的前体。 新冠病毒高度适应于人类,需高度警惕二次暴发 对于新冠病毒而言,研发特定的抗病毒药物、抗体或疫苗所用的时间长短取决于病毒基因或蛋白质的进化速度和传播程度。 日前,包括钟南山院士在内的多个专家团队已经指出,新冠病毒在传播过程中发生了广泛的变异,现在已经非常适应在人体内生存。之前的一些医学报告指出,SARS-CoV-2基因组似乎稳定下来,其在人体的适应压力不大,这对诊断、疫苗和治疗学的发展都是好兆头。 为了更好地了解SARS-CoV-2基因组的稳定性,研究人员对SARS-CoV-2和SARS-CoV之间的进化动力学进行了并行比较。 研究人员收集了11个SARS-CoV流行早期至中期的基因组,32个SARS-CoV流行晚期的基因组以及46个SARS-CoV-2基因组。 令人惊讶的是,与SARS-CoV相比,SARS-CoV-2表现出较低的遗传多样性,而SARS-CoV在其流行的早期到中期具有相当大的遗传多样性。相比之下,SARS-CoV-2的遗传多样性与晚期流行SARS-CoV的遗传多样性更为相似。 SARS-CoV和SARS-CoV-2遗传差异的比较,在同样的时间范围内,SARS-CoV-2(红色)的遗传多样性比早期到中期SARS-CoV(蓝色)的少 此前对SARS-CoV的研究表明,在早期和中期传播阶段,SARS-CoV受到的选择压力(又称为进化压力,指外界施与一个生物进化过程的压力)最大,并在流行晚期时选择压力减弱。在从蝙蝠、果子狸传播到人类以及接下来的人际传播的过程中,一系列适应活动使病毒具有高度传染性,这一高传染性主导了其晚期流行阶段。 非同义和同义替代率(dN和dS)通常用于模拟病毒S蛋白(在病毒入侵人体时与宿主受体结合并影响宿主特异性)等基因经历的选择压力。研究人员在2020年1月、2月和3月每个月从不同的地理位置采样50个SARS-CoV-2基因组,他们发现对于病毒S蛋白、Orf3a和Orf1a基因而言,新冠病毒中的dN和dS与SARS-CoV晚期流行时的情况更相似。 流行早期至中期的SARS-CoV、流行晚期的SARS-CoV以及2020年1月至3月的SARS-CoV-2样本中S蛋白等基因的dN和dS对比情况 这些研究结果意味着,SARS-CoV-2在暴发之初就已经高度适应于人类,并表现出极强的传播能力。 研究人员还表示,在人类和动物中,一种更早期的、适应性较差的共同祖病毒尚未被找到,其前体或分支也是缺失的。这表明该病毒以一种高人类适应性的形式进入人类社会,这也意味着在不久的将来再次出现SARS-CoV-2的风险较高,且其后果可能较严重。 自然界进化可能使新冠病毒与多物种结合,应扩大采样范围 迄今为止,研究人员仍不确定新冠病毒的中间宿主是什么。此前的研究发现,与SARS-CoV-2关系最密切的冠状病毒是蝙蝠冠状病毒RaTG13,而从马来西亚穿山甲中分离出的一种冠状病毒的遗传序列与SARS-CoV-2有高达91%的同源性,因此,研究人员认为,就目前而言,蝙蝠是新冠病毒起源、穿山甲是中间宿主的可能性较大。 此外,研究人员指出,新冠病毒的S蛋白有可能在蝙蝠或多种中间宿主中自然进化出其广泛的物种向性,即它可能与多物种的受体结合。 此前有研究预测,SARS-CoV-2的S蛋白可能与100多种不同物种的ACE2(血管紧张素转化酶2,新冠病毒的人类受体)结合,并且比SARS-CoV对于蝙蝠和人类ACE2的结合性都强。 因此,尽管尚未发现蝙蝠冠状病毒具有SARS-CoV-2样的S蛋白RBD(受体结合域),但新冠病毒很可能在自然界中进化,并且可以以最佳水平与不同物种的同一受体结合。研究人员建议,应从更多物种中进行冠状病毒采样,从而更好地掌握携带与SARS-CoV-2相似的RBD的冠状病毒的物种范围,明确其中间宿主。 为了寻找有关新冠病毒中间宿主的线索,研究人员还分析了有关SARS-CoV-2如何进化和适应人类传播的最新发现,并研究了武汉华南海鲜市场的环境样本。 结果表明,2020年1月份在市场发现的病毒分离株不太可能起源于中间动物宿主,而是最有可能来自被SARS-CoV-2感染的人,他们可能是市场里的卖家或顾客。 为了追踪新冠病毒祖先病毒株,找出其中间宿主,研究人员提出了以下建议: 1、从市场、农场和野生动物中收集SARS-CoV-2样病毒; 2、检查2019年底前几个月的人类样本中SARS-CoV-2样病毒或SARS-CoV-2反应抗体,以检测病毒在人类社会流行的前体; 3、对更多早期的SARS-CoV-2分离株进行测序,特别是早期分离株,可以识别出人类适应性较弱的祖细胞的分支; 4、评估食品经营者和动物贸易商的患病率相较普通人是否过高,以确定动物贸易中是否存在SARS-CoV-2祖先病毒株; 此外,应更广泛地限制人类活动,减少人类与野生动物及其栖息地的频繁或长期接触。

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