挖掘新科罗拉病毒基因组以寻找爆起的线索
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上面一串明显的胡言乱语不过是是病毒病原体的DNA片段的片段,被称为2019新科罗拉病毒,它淹没了远东并使整个世界感到恐惧。科学家们正在公开共享来自患者的越来越多的完整病毒序列,在共享所有流感数据全球倡议数据库中,这一数字最近为53 。正在对这些病毒基因组进行深入研究,以试图了解2019新科罗拉的起源以及其如何与蝙蝠和其他物种中发现的相关病毒的谱系相适应。他们还瞥见了这种新发现的病毒的物理外观,变化方式以及如何阻止它。
西雅图大学华盛顿大学生物信息学专家特雷弗·贝德福德(Trevor Bedford)表示:“(来自病毒序列)最大的信息之一是先引入人类,然后在人与人之间传播。” 尽管海鲜市场在传播2019新科罗拉中的作用仍然模糊不清,但这种测序结合对市场环境中病毒的存在进行采样表明,它确实确实在放大该病毒方面具有重要的早期暴发作用。大多数研究人员说,病毒序列也驳斥了这种病原体来自某家病毒学研究所的想法。
总体而言,2019新科罗拉具有将近29,000个核苷酸的碱基,这些碱基具有遗传指导以产生该病毒。尽管它是许多以RNA形式存在基因的病毒之一,但科学家们将病毒基因组转换为DNA,并以A,T,C和G的缩写来简化研究。2019新科罗拉的序列中的许多分析已经出现在virological.org,nextstrain.org,预印本服务器一样bioRxiv,甚至在同行评审期刊。多国研究人员对这些序列的共享使世界各地的公共卫生实验室能够开发出自己的病毒诊断方法,目前已经在其他18个国家中发现了这种病毒。
当第一个2019新科罗拉序列可用时,研究人员将其置于已知的科罗拉病毒的家谱中,该家族树丰富且感染许多物种,并发现它与蝙蝠中的亲戚关系最密切。中科病毒学研究所科罗拉病毒专家石正丽领导的团队于1月23日在bioRxiv上报道,2019新科罗拉的序列与蝙蝠病毒相似,为96.2%,与导致严重急性的沙士科罗拉病毒相似为79.5%,沙士是一种在15年前就已在亚洲爆发的疾病。但是沙士病毒与蝙蝠病毒有着相似的密切关系,序列数据证明,它与某些人沙士病毒相差仅10个核苷酸,却从科罗拉病毒跃入人们的视线。这就是为什么许多科学家怀疑蝙蝠与2019新科罗拉之间存在“中间”宿主物种的原因之一。
根据Bedford的分析,石正丽研究团队强调的蝙蝠科罗拉病毒序列RaTG13与2019新科罗拉的差异为1100个核苷酸。在共同创建的网站nextstrain.org上,贝德福德创建了科罗拉病毒家族树(下面的示例),其中包括蝙蝠,麝猫,沙士和2019新科罗拉序列。(这些树是交互式的,通过在它们上拖动计算机鼠标,很容易看到序列之间的差异和相似性。)
贝德福德对RaTG13和2019新科罗拉病毒的分析表明,这两种病毒在25至65年前具有共同的祖先,这是他通过将病毒之间的核苷酸差异与其他科罗拉病毒的假定突变率相结合得出的估计值。因此,类似RaTG13的病毒可能需要数十年才能突变为2019科罗拉。
中东呼吸综合症默士是另一种由科罗拉病毒引起的人类疾病,同样与蝙蝠病毒有关。但是研究已经建立了一个令人信服的案例,它从骆驼跳到了人类。而石的bioRxiv论文中的系统发育树(见下文)使骆驼-默士链接易于发现。
病毒在人群中传播的时间越长,它就需要更多的时间来形成能够区分感染人群中的毒株的突变,并且鉴于迄今为止分析的2019科罗拉序列最多相差七个核苷酸,这表明它跳跃了最近进入人类。但是,动物将病毒传播给人类仍然是一个谜。“在蝙蝠中检测到的病毒与现在在人类中分离出的病毒之间存在很大的灰色区域,”美国国家过敏和传染病研究所的病毒学家Vincent Munster说,他研究了蝙蝠,骆驼和其他物种的科罗拉病毒。
有力的证据表明,海鲜市场在传播2019新科罗拉方面发挥了早期作用,但仍不确定爆发的根源。许多初步确认2019新科罗拉案例27第41的一个报告,在47-26 的另一个曾经连接到市场,但高达45%,其中没有包括最早一小批。这增加了人们最初跳入其他地方的可能性。
据官方通讯社报道,海鲜市场的“环境抽样”发现了2019新科罗拉的证据。在测试的585个样本中,有33个在2019新科罗拉呈阳性,并且都在市场西部出售野生动物。悉尼大学的进化生物学家爱德华·霍尔姆斯(Edward Holmes)说:“来自潮湿市场的积极测试非常重要。他与第一个小组合作,公开发布了2019新科罗拉序列。“如此高的阳性检测率强烈暗示着市场上的动物在该病毒的出现中发挥了关键作用。”
但是还没有关于该样品的预印本或官方科学报告,因此尚不清楚哪些动物的试验呈阳性。Scripps Research的进化生物学家克里斯蒂安·安德森(Kristian Andersen)表示:“直到您将病毒从一个物种中分离出来之前,要确定其天然宿主是非常非常困难的。”
关于该病毒最初进入人类的困惑的一个可能的解释是,是否有一批最近感染的动物在不同的市场上出售。或者被感染的动物商人可能已经将病毒传播给了不同市场的不同人。或者,贝德福德建议,那些早期病例可能已经感染了不容易传播和扑灭的病毒。贝德福德说:“从市场(环境采样)中获得一两个序列可以阐明发生了多少人畜共患疾病以及何时发生,这将非常有帮助。”
在没有关于爆发起源的明确结论的情况下,理论此起彼伏,有些理论在科学上是不稳定的。当北大学的魏济率领的序列分析表明“蛇是2019新科罗拉最有可能的野生动物库时”时,由北大医学病毒学杂志在线发表的序列分析受到了媒体的广泛报道。但是,序列专家嘲笑了它。。某某论也比比皆是。。。。
对研究所的担忧早于这次爆发。《自然》杂志 在2017年发表了一篇有关建立新的生物安全4级实验室的故事,其中包括来自皮斯卡塔维罗格斯大学的分子生物学家Richard Ebright,他表达了对意外感染的担忧,他指出在处理沙士的实验室工作人员屡屡发生这种情况。埃布赖特(Ebright)长期以来在有关危险病原体的研究中发出警告,他在2015年也批评了一项实验,该实验对在蝙蝠中传播的沙士样病毒进行了改良,以查看其是否有可能引起人类疾病。本周早些时候,埃布赖特质疑贝德福德计算的准确性,即病毒学研究所持有的病毒RaTG13与2019新科罗拉之间至少有25年的进化距离,并认为突变率通过后可能有所不同。通过人类之前的不同宿主。埃布赖特告诉《科学内幕》,2019新科罗拉数据“与自然灾害进入人群一致”。
石并未回复《科学》杂志的电子邮件,但她的长期合作者EcoHealth Alliance的疾病生态学家Peter Daszak 达扎克驳回了Ebright的猜想。达萨克说:“每当一种新出现的疾病,一种新的病毒出现时,都会出现同样的故事:这是药物或生物工程病毒的溢出或释放。” “这只是一种耻辱。似乎人类无法抗拒争议,这些神话却直面我们。野生动物中存在着如此难以置信的病毒多样性,我们只是从头开始。在这种多样性中,将有一些可以感染人,而在这一群体中将有一些会引起疾病。”
达扎克和石的研究小组将蝙蝠困在各地的洞穴中已有8年了,它们的粪便和血液中都含有病毒。他说,他们已经采样了10,000多个蝙蝠和2000个其他物种。他们发现了约500种新型冠状病毒,其中约50种与家谱上的沙士病毒相对接近,包括RaTG13。这种病毒是从2013年他们从云南莫格兰的一个山洞中采集的蝙蝠粪便样本中捕捞而来的。达扎克说:“我们不能仅仅因为这种云南病毒与起源的新病毒具有高度的序列同一性,”达萨克说,并指出只发现了极少数感染蝙蝠的科罗拉病毒。“我希望一旦我们在华南和华中地区进行了采样和采样,我们将发现许多其他病毒,其中一些会更接近[2019新科罗拉]。”
达扎克说,弄清是什么引发了当前的情况,这不仅仅是“好奇”。“如果我们找不到源头,那仍然可能是某处的肆虐感染,一旦爆发,可能会有持续的溢出,这确实很难阻止。但是,对于这个问题的真正根源尚无定论。”
乔恩·科恩 2020年1月31日,下午6:20
https://www.sciencemag.org/news/2020/01/mining-coronavirus-genomes-clues-outbreak-s-origins