【新发现】流浪狗可能是SARS-CoV-2流行的源头

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作者：Lauren

导言：新冠病毒的全球爆发迫使人们急切寻找病毒的来源，新冠病毒爆发早期人们都猜测蝙蝠是病毒的自然宿主，中国科学院武汉病毒研究所石正丽团队在《自然》杂志上发表了一篇研究，认为新型冠状病毒与来源于蝙蝠样本的一株冠状病毒（简称TG13）基因序列一致性高达96%。那新冠病毒的宿主到底是什么呢？

自从SARS-CoV-2爆发以来，科学家们一直在努力确定新型冠状病毒的起源物种，以了解这种新型冠状病毒到底是如何从动物宿主转移到人类身上的，以及新型冠状病毒是如何致使全球100多万人口感染的。
科学家们一直在寻找一种介于蝙蝠之间的中间动物宿主，众所周知蝙蝠体内隐藏着好多种冠状病毒，也是首次把SARS-CoV-2引入人体。
从蛇开始，到最近的穿山甲，许多动物都被认为是可能的中间宿主，但从它们身上分离出来的病毒都与SARS-CoV-2差异太大，这表明它们的共同祖先在时间上太遥远了——生活在20世纪60年代。
目前，渥太华大学生物学教授夏旭华追踪了不同物种的冠状病毒特征，提出流浪狗（特别是狗的肠道）可能是当前SARS-CoV-2流行的源头。
夏教授表示，“我们的观察让我们对SARS-CoV-2的起源和最初传播形成一种新的假设。SARS-CoV-2的祖先和它最近的亲戚（一种蝙蝠冠状病毒）感染了犬科动物的肠道，很有可能导致肠道内病毒快速进化进而转移到人类身上。这表明了，在与SARS-CoV-2的斗争中，监测野狗体内类似SARS的冠状病毒非常重要。”
这项研究发表在《分子生物学与进化》杂志的高级在线版上。
夏教授长期研究不同宿主身上病毒的分子特性。当病毒入侵宿主时，它们的基因组带有战斗的伤疤，因为它们通过基因组内的变化和适应来对抗和逃避宿主的免疫系统。
人体和哺乳动物体内都有一种抗病毒的岗哨蛋白质（被称为ZAP），能够通过阻止在宿主体内病毒增殖和降解基因组来阻碍病毒的传播。病毒靶向是RNA基因组内的一组化学信使（被称为CpG二核苷酸 ）。CpG二核苷酸是人体免疫系统寻找和消灭病毒的标志。ZAP巡查人体肺部，大量存在于人体骨髓和淋巴结中。免疫系统首先在人体骨髓和淋巴结中启动攻击。但事实证明，病毒也是会反击的。单链冠状病毒（例如SARS-CoV）能通过减少这些CpG路标来避免ZAP，致使ZAP发挥不了作用。对艾滋病（另一种RNA病毒）的类似检测也表明，它也可以利用进化通道失去CpG来响应人类抗病毒防御。这意味着在病毒基因组上剩余的CpG二核苷酸可能对病毒来说特别重要，在疫苗发展中能够作为一种靶向修饰去减弱毒性。
夏博士表示，“可以把在病毒病原体中的CpG含量的减少看作是对比公众健康的巨大威胁。而CpG含量的增加会减少了这种病毒病原体的威胁，大量CpG的病毒是免疫系统的标靶，会导致病毒毒性减少，这和自然疫苗类似。”
为了这项研究，夏博士调查了迄今为止存入基因数据库（GenBank）的1252个大型ρ受体病毒（betacoronavirus）病原体。夏博士发现SARS-CoV-2及其已知亲缘关系最密切的蝙蝠冠状病毒RaTG13(BatCoV RaTG13)在其近亲冠状病毒中CpG含量最低。
“最引人注目的模式是病毒基因组CpG在导致BatCoV RaTG13的谱系中的孤立但戏剧性的下降，据报道，2013年从云南省的蝙蝠（RhinolophusAffinis）中取样，但在2019年下半年SARS-CoV-2感染爆发后，武汉病毒研究所才对其进行测序。这种蝙蝠冠状病毒基因组是SARS-CoV-2最接近的亲缘，序列相似性高达96%。
夏博士说:“在这种情况下，遗憾的是2013年没有蝙蝠冠状病毒RaTG13进行测序，否则CpG的下移可能是一个警告，因为有两个非常重要的含义。首先，这种病毒可能是在一个ZAP表达高的组织中进化而来的，这有利于CpG含量低的病毒基因组。其次，更为重要的是，病毒的存活表明它已经成功地避开了ZAP介导的抗病毒防御。换句话说，这种病毒对人类已经变得隐蔽和危险。”
夏博士用他的CpG工具重新检测了中东呼吸综合征（MERS）的骆驼起源，发现感染骆驼消化系统的病毒的基因组CpG也低于感染骆驼呼吸系统的病毒。
当他检查犬类的数据时，他发现只有犬冠状病毒（CCoVs）的基因组具有与SARS-CoV-2和蝙蝠冠状病毒 RaTG13相似的基因组CpG值。CCoVs曾在全世界范围内引起犬的高度传染性肠道疾病。其次，犬类和骆驼一样，也有冠状病毒感染它们的消化系统，其CpG低于感染它们呼吸系统的CpG（犬呼吸冠状病毒或属于ρ冠状病毒的CRCoV）。
此外，已知的SARS-CoV-2进入细胞的细胞受体是ACE2(血管紧张素I转化酶2)，ACE2在人体消化系统中产生，在小肠和十二指肠表达最高，在肺中表达相对较低，这表明哺乳动物的消化系统可能是冠状病毒感染的一个关键靶点。
 夏博士说:“SARS-CoV-2的低CpG是由哺乳动物消化系统中进化的SARS-CoV-2的祖先获得的，最近的一份报告进一步证实了这一解释，即大部分的COVID -19患者也患有消化不适。事实上，48.5%的人以消化系统症状为主要症状。”
人类是唯一的其他宿主物种被夏博士观察到产生冠状病毒基因组低CpG值。在一项对美国前12名COVID-19患者的综合研究中，一名患者报告说腹泻是出现发烧和咳嗽之前的最初症状，10名患者中有7人的粪便样本检测出SARS-CoV-2阳性，包括3名腹泻患者。
犬科动物经常被观察到舔它们的肛门和生殖器区域，不仅在交配期间，而且在其他情况下也是如此。这种行为将促进病毒从消化系统传播到呼吸系统，并促进胃肠道病原体与呼吸道和肺病原体之间的交换。
“在这种情况下，蝙蝠冠状病毒(BatCoV RaTG13)的基因组序列记录在基因数据库 (MN996532)中，这是有意义的，它是从粪便拭子中分离出来的。这些观察结果与SARS-CoV-2在哺乳动物肠道或与肠道相关的组织中进化的假设是一致的。”
夏博士的另一项研究发现涉及最近从穿山甲中分离出的病毒。最近从穿山甲中分离并测序了9个类似SARS - CoV-2的基因组，并将其存入全球流感自发共享数据库（GISAID）(gisaid.org)。序列覆盖率最高的一个(GISAID ID: EPI ISL 410721)的ICpG值为0.3929，接近在SARS-CoV-2基因组中观察到的CpG值的极低端。因此，SARS-CoV-2、BatCoV RaTG13和穿山甲可能有一个共同的低CpG祖先，或者聚合进化出了低CpG值。”
根据夏博士的研究结果，可以作出一种假设，即冠状病毒首先从蝙蝠传播到吃蝙蝠肉的流浪狗身上。下一步，可能是犬类肠道病毒RNA基因组对CpG的强选择导致病毒快速进化，导致基因组CpG减少。最后，减少的病毒基因组CpG使病毒逃避人类ZAP介导的免疫应答，成为严重的人类病原体。
夏博士表示，“虽然SARS-CoV-2的具体起源在当前世界卫生危机中至关重要，该研究更广泛地表明，考虑到宿主防御与病毒基因组之间的相互作用,包括宿主组织对病毒基因组组成施加的选择性压力，可以揭示病毒进化的重要作用。”
参考:【1】https://medicalxpress.com/news/2020-04-evidence-stray-dogs-sars-cov-pandemic.html【2】https://academic.oup.com/mbe/article/doi/10.1093/molbev/msaa094/5819559

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