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从SARS的前车之鉴看新冠病毒的发展趋势
2020-02-2045

对抗新型冠状病毒肺炎疫情的战“疫”如火如荼。目前,各地已经相继采取史上最严防控举措,但疫情依然显得气焰嚣张。与十七年前的SARS病毒相比,2019新冠病毒(2019-nCoV)究竟有什么不同?参照SARS疫情和病毒变异情况,新冠病毒肺炎(NCP)疫情将会怎样发展?中科院上海巴斯德研究所郝沛研究员曾在2003年通过回溯性研究,确定了SARS病毒的分子流行病规律。今天,她又利用生物信息大数据,投入了新冠病毒的研究。郝沛研究员专门接受了《上海科技报》记者的独家专访。


新冠病毒哪里来的?


从全基因组水平看,新冠病毒与SARS病毒只有70%的相似性;与蝙蝠中分离的冠状病毒相似性更高一点,能达到80%。有报道显示,与新冠病毒最相似的是中菊头蝠分离到的类SARS病毒,两者全基因组的相似度能达到96%。2月7日,华南农业大学宣布在穿山甲样本里找到相似度在99%的冠状病毒。全世界的科学家们都希望尽早查明病毒的源头和中间宿主。



图为中菊头蝠


新冠病毒有可能是蝙蝠直接传播给人的吗?郝沛表示,70%-80%的相似性看上去很高,但对于溯源而言相差还是过大。冠状病毒拥有3万多个RNA核酸碱基,即使只有4%的差别,也意味着至少有1200个碱基位点是不一样的。“1200个位点的差别还是很大的。”她说,“在SARS疫情的时候,早期病人的冠状病毒与果子狸的冠状病毒只有几十个位点差异,得出果子狸将病毒传播到人群的结论相对合理科学。”数据显示,当时人体内的SARS病毒和果子狸的冠状病毒的同源性达到了99.8%。由于华南农大的冠状病毒数据还未公开,已查明的碱基序列尽管与新冠病毒有99%相似性,要得出穿山甲就是这次新冠肺炎的中间宿主的结论还为时过早。


适应性突变是病毒传播的关键


病毒为什么需要中间宿主?事实上,病毒学家早就发现不少病毒有宿主限制性,它只感染特定的动物或人类,病原的跨越物种的传播(简称跨种传播)常有发生,例如SARS病毒,H5N1,H7N9这些大家熟悉的。但如果病毒进入中间宿主的体内,病毒会发生适应性的变异,也可以通过跟中间宿主的其它病毒基因重新组合,产生变异。病毒这种基因上的改变,可能让病毒拿到了进入人体细胞大门的“钥匙”。如果此时,人与中间宿主动物有过亲密接触,就会感染病毒。这种跨越物种界限的病毒传播,由于人体没有免疫力,往往会造成十分严重的疾病与流行。


郝沛在2003年SARS研究小组中承担了基因数据分析的工作。“我们拿到了从2002年年底到2003年5月的部分SARS病毒基因组信息,更重要的是,我们也获得了相关的临床流性疾病的调查信息。”她说,有了这两方面的信息,使得我们能对病毒和疫情传播进行真正的回溯性分析。我们发现,SARS病毒在疫情早期传染力很弱,但致病力很强。到了晚期却表现出强传染力、弱致病力。这说明,SARS病毒从中间宿主动物进入人体之后,也迅速发生适应性突变。



针对冠状病毒突刺蛋白(S-蛋白)的基因变化的研究显示,其人体细胞受体结合部位有两个关键氨基酸发生的适应性变化,导致了SARS病毒的大规模流行。如果将疫情期间分离到的SARS病毒这两个关键氨基酸突变成果子狸上病毒型的氨基酸,其与人体受体的结合力下降1000倍。“可见,这两个突变对跨种传播起到了非常重要的作用”。


SARS之后的更多研究显示,SARS病毒可能起源于蝙蝠,经过果子狸,再传递给人。新冠病毒很可能重走了SARS病毒的这条老路,只不过中间宿主还有待追查。我记得1月中下旬,疾控人员在华南海鲜市场发现不少新冠病毒的痕迹,可惜这部分数据还未公布。而这些信息恰好是追踪新冠病毒起源和中间宿主的关键。


病毒基因突变逐渐放缓


跨种感染刚发生时,RNA病毒的基因突变是很剧烈和迅速的。SARS的研究显示,病毒刚进入人体时,会通过较快的突变来适应新环境。而到了疫情晚期,病毒已经适应了人群宿主环境,其突变率随之下降。


“对病毒而言,基因组上很容易发生片段丢失。它们在复制过程中会不断精简自己,保证自己能够更高效地进行‘繁殖’。”郝沛说,SARS病毒在疫情发展过程中,首先是其尾部基因序列里有29个碱基的丢失,后来又发生了52个碱基的丢失。到了疫情晚期,已经积累了400多个碱基的丢失。


SARS病毒发生的变化,新冠病毒也可能会重演一遍。郝沛下一步的工作重点是监控病毒基因的变化,并研究这些变化会导致病毒发生哪些改变,是否影响到病毒感染、传播和致病力。她说:“目前公布的新冠病毒基因组数据还只是1月份病人的数据。我们还要继续关注1月份之后的数据。而一些基因的关键突变,可能对此后的治疗和诊断方案有借鉴意义。”


作者:耿挺

版权申明:本文来源上海科协,版权归原作者所有。

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