找到传播2019新型冠状病毒的动物很重要。研究者在寻找中从蝙蝠怀疑到蛇,还加上了水貂,至今仍没有明确病毒从动物传到人的完整过程,为什么确定源头这么难?


先看看之前两种类似的病毒,严重急性呼吸综合征(SARS)和中东呼吸综合征(MERS)“千里追凶”的过程有多曲折。

找到传播2019新型冠状病毒的动物很重要。研究者在寻找中从蝙蝠怀疑到蛇,还加上了水貂,至今仍没有明确病毒从动物传到人的完整过程,为什么确定源头这么难?


先看看之前两种类似的病毒,严重急性呼吸综合征(SARS)和中东呼吸综合征(MERS)“千里追凶”的过程有多曲折。


图丨giphy


SARS,锁定果子狸后的漫长寻找


冠状病毒的发现早在1937年,由于通常只引起人类轻微感冒症状,2003年前从来没有得到过重视。这年的SARS是冠状病毒第一次使人重病,人们因此开始关注冠状病毒并寻找它的来源[1]。


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揪出果子狸,发现也是受害者


首例SARS病例确诊后,研究者就开始寻找病毒的来源。两个半月后,根据动物经销商比买卖蔬菜的人更容易感染SARS冠状病毒,结合最初几例患者发病前曾接触动物,研究者判断把病毒传给人的更可能是动物,而不是植物[2]。

 

在各种动物中又查了一个月,研究者发现广东省野生动物交易市场的果子狸体内存在冠状病毒,并且与病人的SARS冠状病毒基因同源性超过99%(几乎一样)。因此直接将病毒带给人类的动物是果子狸

 

以为“凶手”已经抓到了,但扩大范围调查养殖及野生果子狸时,发现它们多数并没有感染SARS冠状病毒,也就不能传染人类。而且,用病人体内的SARS冠状病毒感染果子狸,它们也会生病[2]。通常既能携带病毒,又不会得病的动物才能长期储存并播散病毒,要是自己难受得动不了就没法传染别人了。

 

因此,虽然直接传染人的是果子狸(中间宿主),但它们也是被别的动物传染


果子狸只是中间宿主丨flickr


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历经十余年的追寻


接下来要寻找自然环境里长期保存这种病毒,并将其传给果子狸的动物(自然宿主)。1年后,多国科学家合作从大耳菊头蝠体内分离出一种与SARS冠状病毒很相近的病毒Bat SL-CoV Rp3(与SARS冠状病毒全基因一致性达92%)。由于多数蝙蝠都携带这种病毒,蝙蝠本身又没有生病,符合自然宿主的条件[2]。

 

但这些蝙蝠病毒不是SARS冠状病毒的直接祖先,因为那8%的差异恰巧影响了关键功能:SARS病毒有开启人类细胞的钥匙(可与人类血管紧张素转换酶2结合),而已发现的蝙蝠病毒没有,不能进入人体细胞。就像“凶手”找到了,他身上却没有“凶器”。

 

之后数年研究者一直在各地寻找,直到SARS消失10年后,才从云南的中华菊头蝠身上找到握着同样钥匙的病毒(Bat SL-CoV Rs3367及Bat SL-CoV SHC014)[3]。虽然这些病毒也与SARS冠状病毒存在差异,但同住一个洞穴的蝙蝠们体内存在很多种病毒,可以互相组合拼接成SARS冠状病毒,将“凶器”转移给“凶手”[1]。

 

由于SARS流行期间云南没有病例,完整的故事最可能是:类似SARS的几种病毒在蝙蝠体内重组为SARS冠状病毒,感染云南的果子狸或其他哺乳动物。感染动物被运至广东,并传染市场中其他果子狸。起初果子狸零星传染人类,之后病毒进一步变异,具备人传人的能力导致SARS爆发[1]。


蝙蝠才是自然宿主丨pixabay


MERS,从蝙蝠到骆驼


SARS之后10年,第二种导致人类重病的冠状病毒出现,引发了2012年开始的中东呼吸综合征(MERS)。与悄然消失的SARS不同,至今仍不时有人患MERS[4]。


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驯养的家畜也有风险


MERS刚出现时,有一名中东男子在照顾生病的骆驼之后被确诊,骆驼体内的病毒与病人MERS冠状病毒基本一致,所以首先怀疑动物宿主是骆驼[5]。但人和骆驼感染一样的病毒不说明病毒肯定从骆驼来,也可能是人传染给骆驼。

 

之后在各职业人群中进行检测,发现相对于不接触骆驼的人,放牧和屠宰骆驼的人感染MERS冠状病毒几率更高。而且在各种家畜中,几乎所有的成年骆驼都曾感染过MERS冠状病毒,其他动物基本不感染[5]。与果子狸相似,骆驼感染人类MERS冠状病毒后自己也会生病。

 

继续向前追溯,德国科学家发现1983年的骆驼血样中就可检测出MERS冠状病毒感染,表明这种病毒已经在骆驼中存在至少30年了。而且从进化角度比对基因,人和骆驼是从同一来源感染的病毒[1]。至此,基本确定骆驼是MERS的中间宿主


中间宿主骆驼丨pixabay


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蝙蝠,又是你


与SARS类似,研究者再次在蝙蝠体内发现相关病毒,至少有14种蝙蝠都携带与MERS冠状病毒相近的病毒。蝙蝠也可在复制并排出MERS冠状病毒的同时,本身不出现症状。另外,多数人患MERS之前并未接触过蝙蝠,可能是蝙蝠将病毒传给了中间宿主骆驼[5]。

 

由于MERS冠状病毒的基因有重新组合的痕迹,可能是类似MERS的冠状病毒在蝙蝠体内重组或变异,传至骆驼后又与骆驼体内病毒重组并流行起来。由于中东地区人们与骆驼接触较多,病毒持续由骆驼传给人类,导致MERS一直没有消失[1, 4, 5]。


人类冠状病毒的动物来源丨参考文献[1]


寻找2019新型冠状病毒的动物宿主


所有已知冠状病毒都源于动物,2019新型冠状病毒出现后,钟南山院士表示病毒来源很可能是野生动物,具体种类还不清楚。

 

分析宿主动物种类时,之前的溯源过程派上了用场。因为在寻找之前两种冠状病毒动物宿主时,不经意间在多种动物体内新发现了很多种病毒。这些积累下来的病毒基因信息,利于现在迅速将新病毒与已知动物病毒基因进行对比,根据相似程度寻找动物来源。

 

2019新型冠状病毒基因组序列公布后仅10天,就有研究者通过进化特点找到一种与之相近的果蝠冠状病毒Bat CoV HKU9-1[6]。之后,不同团队利用不同分析方式(基因密码子偏好性及病毒感染模式)提出,蛇和水貂也可能是动物宿主[7, 8]。鉴于之前所有冠状病毒只感染哺乳动物及鸟类,部分科学家认为没有证据支持蛇是动物宿主[9]。

 

最新几项研究认为这次新出现的冠状病毒还是来自蝙蝠。基因检测显示,2019新型冠状病毒与云南发现的中华菊头蝠携带的病毒(Bat CoV RaTG13)全基因水平一致性高达96%,与浙江省舟山中华菊头蝠携带病毒(bat-SL-CoVZC45和bat-SL-CoVZXC21)一致性近90%[10-13]。

 

但由蝙蝠传至人类的过程仍有很多未知因素。蝙蝠直接传染人,还是与SARS和MERS相似,蝙蝠先传染某种华南海鲜市场的动物,再由这种动物将病毒传递给人?这些都等待着进一步的研究来揭晓[13]。


新型冠状病毒可能来自蝙蝠丨参考文献[13]


随着人类活动区域扩大,野生动物携带的病毒感染人可能成为今后疾病的趋势。在新病毒来袭前主动了解动物病毒是预防的一方面,避免感染最有效的方式是减少对野生动物栖息地的侵扰,杜绝野生动物交易[1, 3]。


参考文献

[1] Cui J, Li F, Shi ZL. Origin and evolution of pathogenic coronaviruses. Nat Rev Microbiol. 2019;17(3):181-192.

[2] 张衡,李康生 . SARS-CoV自然宿主研究进展. 国际病毒学杂志. 2006;13(3):75-78.

[3] Ge XY, Li JL, Yang XL, et al. Isolation and characterization of a bat SARS-like coronavirus that uses the ACE2 receptor. Nature. 2013;503(7477):535-538.

[4] Widagdo W, Sooksawasdi Na Ayudhya S, Hundie GB, et al. Host Determinants of MERS-CoV Transmission and Pathogenesis. Viruses. 2019;11(3).

[5] Mohd HA, Al-Tawfiq JA, Memish ZA. Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus (MERS-CoV) origin and animal reservoir. Virol J. 2016;13:87.

[6] Xu X, Chen P, Wang J, et al. Evolution of the novel coronavirus from the ongoing Wuhan outbreak and modeling of its spike protein for risk of human transmission. Sci China Life Sci. 2020.01.21.

[7] Qian Guo, Mo Li, Chunhui Wang, et al. Host and infectivity prediction of Wuhan 2019 novel coronavirus using deep learning algorithm. BioRxiv. 2020.01.24.

[8] Ji W, Wang W, Zhao X, et al. Homologous recombination within the spike glycoprotein of the newly identified coronavirus may boost cross-species transmission from snake to human. J Med Virol. 2020.01.22.

[9] https://www.nature.com/articles/d41586-020-00180-8

[10] Peng Zhou, Xing-Lou Yang, Xian-Guang Wang, et al. Discovery of a novel coronavirus associated with the recent pneumonia outbreak in 3 humans and its potential bat origin. BioRxiv. 2020.01.23.

[11] Domenico Benvenuto, Marta Giovannetti, Alessandra Ciccozzi, et al. The 2019-new coronavirus epidemic: evidence for virus evolution. BioRxiv. 2020.01.24.

[12] Chan JF, Yuan S, Kok KH, et al. A familial cluster of pneumonia associated with the 2019 novel coronavirus indicating person-to-person transmission: a study of a family cluster. Lancet. 2020. 01.24.

[13] Roujian Lu, Xiang Zhao, Juan Li, et al. Genomic characterisation and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor binding. Lancet. 2020.01.29.


作者:代天医

编辑:odette


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蝙蝠还是蛇,新型冠状病毒到底从哪来?

图文简介

寻找传播病毒的动物意义重大,过程有时漫长曲折

  • 来源: 果壳
  • 上传时间:2020-02-03