Categories
科技報導

中科院團隊揭示蝙蝠可能為新型冠狀病毒宿主



春節前的最後一個工作日,傳來好消息:中科院武漢病毒研究所石正麗團隊證明武漢新型冠狀病毒的動物宿主最可能是蝙蝠,並發現2019-nCoV入侵人體細胞時所結合的受體(ACE2) ,這一受體也是SARS病毒的結合受體。

中科院團隊揭示蝙蝠可能為新型冠狀病毒宿主 1

中科院武漢病毒研究所石正麗團隊證明武漢新型冠狀病毒的動物宿主最可能是蝙蝠。圖為美國湯森大耳蝙蝠。圖源:PD-USGov (Public domain)

編者按

另外,曾因首次發布SARS病毒蛋白酶的三維結構及其抑製劑而轟動世界的德國科學家Rolf Hilgenfeld教授,在緊張而忙碌的春運形勢下,毅然決定帶著所研發的抑製劑藥物飛向中國,應在今天抵達。該抑製劑的治療效果將會如何?我們拭目以待。

期待早日擊退疫情,患者重獲健康,社會重回安寧。

撰文 | 魏玉保 李 娟

責編 | 陳曉雪

中科院武漢病毒研究所石正麗團隊,通過多種實驗明確了新型冠狀病毒2019-nCoV是導致武漢新型肺炎的病原體,並證明了該病毒的動物宿主最可能是蝙蝠。該研究進一步發現,2019-nCoV入侵人體細胞時所結合的受體(ACE2),也是SARS病毒的結合受體。

該論文於1月23日以預印本的形式在bioRxiv發表,標題為“一個和最近在人群中肺炎爆發相關的新型冠狀病毒以及它可能的蝙蝠宿主的發現”(Discovery of a novel coronavirus associated with the recent pneumonia outbreak in humans and its potential bat origin)。 (1)

“證實ACE2是病毒結合受體這一工作所提供的信息至關重要,一方面,之前SARS病毒研究獲得的候選受體抑製劑可以直接測試是否可以抑制新冠狀病毒,另一方面,基於這項工作所建立的體外病毒感染體係也可以用於藥物實驗的測試。 ” 在第一時間讀到論文的德國癌症研究中心研究員劉海坤向《知識分子》表示。

令人期待的是,曾因首次發布SARS病毒蛋白酶的三維結構及其抑製劑而轟動世界的德國科學家Hilgenfeld教授,在當前緊張而忙碌的春運形勢下,毅然決定帶著所研發的抑製劑藥物飛向中國,並將在大年三十抵達中國(5) 。該抑製劑的治療效果將會如何?我們拭目以待。

中科院團隊揭示蝙蝠可能為新型冠狀病毒宿主 2

病毒nCoV-2019侵染人體細胞的證據: 病毒核心顆粒NP(紅色)通過ACE2受體(綠色)進入人細胞系。圖源 (1)

《知識分子》專欄作者、免疫學家商周對石正麗團隊的新發現做了進一步解釋:

首先,作者對從病人身上分離新病毒進行測序,然後利用生物信息學的方法分析這個新病毒和各種哺乳動物冠狀病毒的關係。結果發現武漢新型冠狀病毒和一種蝙蝠的冠狀病毒最為相似。

接下來,作者利用測到的病毒基因序列開發出了對病毒的檢測方法,對他們能得到的有限的幾個臨床標本進行檢測。通過檢測前後兩次從這些病人不同部位(肺泡灌洗液、口腔、肛門等) 的樣本檢測,作者推測這個病毒應該是通過空氣傳播,但因為樣本量少作者認為並不能排除其它傳播途徑的可能。

因為作者實驗室有豐富的研究SARS病毒的經驗,而且這個新的病毒和SARS比較像似,這讓他們可以研究病人裡抗病毒的抗體的情況。通過檢測一個他們可以得到的病人不同時間點的血清,作者繪製出了病人在感染這個新型冠狀病毒後的抗體反應曲線。

然後,作者接著研究這些病人裡產生的抗體和新病毒的關係,他們發現病人身體裡的抗體能夠中和新型冠狀病毒。也就是說,病人身體裡產生了特異性的針對這個病毒的反應。

最後,作者研究了這個病毒是如何進入宿主細胞這一問題。因為從序列分析的預測來看,這個武漢新型病毒很可能和SARS病毒一樣識別的是宿主細胞身上的ACE2分子,所以作者設計實驗去驗證這個假設。結果表明,武漢新型冠狀病毒的確是通過識別ACE2分子進入宿主細胞的。

“雖然基本上每一個結果都是在預期之中,但作者踏踏實實地用實驗證明了出來,這就是嚴謹的科學態度。”

商周告訴《知識分子》。

中科院團隊揭示蝙蝠可能為新型冠狀病毒宿主 3

世界2019-nCoV感染形勢。圖源: ecdc

美國聖路易斯華盛頓大學醫學院內科副教授吳曉波也在第一時間對石正麗實驗室的工作進行了解讀:

一個突破性的發現是,武漢冠狀病毒利用ACE2細胞受體進入培養的腫瘤細胞系中,原代細胞標本現在做起來太難,而SARS病毒正是通過ACE2膜受體進入細胞的,這些體外實驗可能讓我們思考病毒進入肺上皮細胞的情形,這會對藥物設計與治療產生深刻影響。 ……進一步的好消息是,她們分析的五位病人的核酸順序幾乎相同,所以至少到現在的資料表明,武漢冠狀病毒沒有發生明顯的突變。 ”

“沒有她(石正麗) 實驗室以前的深厚積累,根本不可能在如此短時間內找到武漢病毒的受體。 ……如果國內擁有更多像石教授這樣的實驗室,中國戰勝武漢冠狀病毒是肯定的。 ” 吳曉波說。

對於石正麗團隊的工作,劉海坤的評論熱情洋溢而不失嚴謹:

身在海外,我們時時關注著國內的疫情進展,尤其是關於病毒的科學研究進展。中國的科學家很快就對外公佈了病毒序列,對於病毒分子診斷是重要前提。後面幾個刷屏的研究是對於序列簡單比較的推測,基本沒有提供重要信息。而剛剛上線的石正麗團隊的論文提供了更為詳細的分析。至關重要的是她們建立了用病人病毒建立的細胞感染體系,並初步發現病毒進入人體細胞需要受體和SARS病毒一樣,都是ACE2。這個工作提供的信息至關重要,一方面之前非典病毒研究獲得的候選受體抑製劑可以直接測試是否可以抑制新冠狀病毒,另一方面,基於這項工作的體外感染體係也可以用做藥物實驗的重要工具。

更讓人激動的是,這項工作由身在武漢的病毒研究著名科學家團隊完成,我可以想像,在武漢深處第一線工作的他們壓力巨大,深處疫區,在非常短暫的時間完成重要工作,和病毒實時賽跑。我非常欽佩像石正麗團隊這樣的中國優秀科學家們在抗病毒中的傑出表現。我個人讀到這篇文章非常激動,馬上就和我的家人分享了這個來自武漢的發現。

至此,關於新冠狀病毒研究的兩項重要發現都來自中國,我相信今後幾天病毒的傳染模式也會被歸納總結出來,這會讓預防變得更為精準有效。這一次,中國優秀科學家和中國醫生共同戰斗在第一線,我們應該給他們無上的敬意,無限的祝福。大家齊心協力,相信科學,我們一定能最大化的降低此次病毒的危害。

參考文獻

(1) Peng Zhou et al. Discovery of a novel coronavirus associated with the recent pneumonia outbreak in humans and its potential bat origin. bioRxiv. 1 21, 2020

doi: https://doi.org/10.1101/2020.01.22.914952

(2) Xintian Xu et al. Evolution of the novel coronavirus from the ongoing Wuhan outbreak and modeling of its spike protein for risk of human transmission SCIENCE CHINA Life Sciences. 1 21, 2020 doi: 10.1007/s11427-020-1637-5

(3) Wei Ji et al. Homologous recombination within the spike glycoprotein of the newly identified coronavirus may boost cross‐species transmission from snake to human. Journal of Medical Virology 1.22.2020. doi: 10.1002/jmv.25682

(4) Novel coronavirus in China 1.23. 2020 15:00 CET. https://www.ecdc.europa.eu/en/novel-coronavirus-china