回溯歷史,SARS、MERS與COVID-19三大公共衛(wèi)生危機(jī),均源于動(dòng)物宿主的病毒跨物種傳播——蝙蝠作為自然宿主,經(jīng)果子貍、駱駝等中間宿主最終感染人類(lèi)。
近日,南京農(nóng)業(yè)大學(xué)粟碩、中國(guó)科學(xué)院微生物所畢玉海、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)張水軍聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在《Nature》刊發(fā)重磅研究: A MERS-CoV-like mink coronavirus uses ACE2 as entry receptor ,再度拉響警報(bào)。研究發(fā)現(xiàn),養(yǎng)殖貂體內(nèi)攜帶的新型 貂呼吸道冠狀病毒(MRCoV) 不僅能在貂群中快速傳播,更具備跨物種感染人類(lèi)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
研究首次解析該病毒利用人類(lèi)ACE2受體入侵細(xì)胞的分子機(jī)制,證實(shí) 高密度養(yǎng)殖的毛皮動(dòng)物養(yǎng)殖場(chǎng)或成為下一個(gè)病毒跨物種傳播的“溫床” ,為全球疫病防控體系敲響了尖銳的警鐘。
科研團(tuán)隊(duì)運(yùn)用宏基因組技術(shù),在患病貂的肺組織和腸道樣本中精準(zhǔn)鎖定新型病毒——MRCoV的基因序列,成功確認(rèn)其為疫情“罪魁禍?zhǔn)住薄?/p>
隨后,研究人員從貂肺組織中分離出MRCoV毒株,并在實(shí)驗(yàn)室完成病毒培養(yǎng),觀察到該病毒引發(fā)細(xì)胞融合等與SARS-CoV-2高度相似的病變特征。電子顯微鏡成像顯示,MRCoV呈現(xiàn)直徑約100納米的球形顆粒,表面密布標(biāo)志性刺突蛋白,盡顯冠狀病毒典型形態(tài)。
通過(guò)深度基因組測(cè)序分析,科研人員 證實(shí)MRCoV隸屬于merbecovirus亞屬,且與蝙蝠攜帶的HKU5病毒親緣關(guān)系緊密 ,暗示其極有可能通過(guò)跨物種傳播,從蝙蝠宿主“跳躍”至養(yǎng)殖貂群。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),冠狀病毒MRCoV通過(guò)其刺突蛋白的受體結(jié)合域( RBD )與宿主細(xì)胞相互作用,其入侵機(jī)制與SARS-CoV-2類(lèi)似,均以血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(ACE2)為受體,而非MERS-CoV所使用的DPP4受體。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,MRCoV對(duì)多種哺乳動(dòng)物細(xì)胞均具有感染能力,其中對(duì) 貂源ACE2(NvACE2) 的親和力最為顯著,其次為蝙蝠和人類(lèi)ACE2受體。
值得注意的是,該病毒在未經(jīng)適應(yīng)性突變的情況下即能有效感染人類(lèi)細(xì)胞,展現(xiàn)出強(qiáng)大的跨物種傳播潛力。
進(jìn)一步的宿主范圍分析表明,MRCoV還可感染穿山甲、獾、靈長(zhǎng)類(lèi)及豬等多種哺乳動(dòng)物細(xì)胞,提示其可能存在廣泛的動(dòng)物宿主范圍。
研究團(tuán)隊(duì)借助冷凍電子顯微鏡,以3.0?的原子級(jí)分辨率,精準(zhǔn)解析了MRCoV刺突蛋白受體結(jié)合域(RBD)與貂ACE2的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)顯示,二者通過(guò)氫鍵、鹽橋及范德華力形成穩(wěn)固互作。
值得關(guān)注的是,盡管MRCoV的RBD與MERS-CoV在結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)相似性(后者選擇DPP4為受體),但它與ACE2的結(jié)合模式卻與SARS-CoV-2高度吻合,印證了冠狀病毒在受體利用策略上的“趨同進(jìn)化”現(xiàn)象。。
基因溯源結(jié)果顯示,MRCoV與蝙蝠攜帶的HKU5病毒存在高度親緣性,這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈暗示其可能經(jīng)歷了從蝙蝠到貂的跨物種傳播歷程。更具突破性的是,研究證實(shí)僅需對(duì)HKU5病毒RBD中的兩個(gè)氨基酸進(jìn)行替換——將S468變?yōu)镕、S548變?yōu)镽,就能使其突破宿主限制,從只能感染蝙蝠細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榫邆涓腥觉跫?xì)胞的能力。
在高密度養(yǎng)殖、人與動(dòng)物頻繁接觸的貂養(yǎng)殖場(chǎng),MRCoV的這種進(jìn)化潛能尤為危險(xiǎn)。更令人擔(dān)憂的是, 研究團(tuán)隊(duì)推測(cè),該病毒或已在貂群中隱匿傳播多時(shí),持續(xù)積累的適應(yīng)性突變,很可能已使其感染人類(lèi)細(xì)胞的能力顯著增強(qiáng)。
貂 作為全球大規(guī)模養(yǎng)殖的毛皮動(dòng)物,曾因新冠疫情期間發(fā)生的 人-貂-人傳播事件 引發(fā)關(guān)注,而MRCoV更展現(xiàn)出令人不安的感染特性——它無(wú)需基因突變,即可直接利用人類(lèi)細(xì)胞表面ACE2作為入侵受體,且在人類(lèi)細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制效率極高,已完全具備感染人類(lèi)的生物學(xué)基礎(chǔ)。
高密度養(yǎng)殖的貂場(chǎng)中,動(dòng)物密集接觸、與野生動(dòng)物的潛在交叉感染,疊加頻繁出入的養(yǎng)殖人員,共同構(gòu)成了病毒跨物種傳播的“溫床”。值得關(guān)注的是,現(xiàn)有針對(duì)SARS-CoV-2的抗病毒藥物,如尼馬特韋和核苷類(lèi)似物NHC,對(duì)MRCoV展現(xiàn)出顯著抑制效果(半數(shù)有效濃度EC50約50 nM),為緊急防控提供了藥物儲(chǔ)備。
然而, 現(xiàn)有新冠疫苗誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗體卻難以中和MRCoV ,這意味著開(kāi)發(fā)MRCoV特異性疫苗與治療方案已迫在眉睫。
貂呼吸道冠狀病毒(MRCoV)研究揭示病毒特性,敲響全球公共衛(wèi)生警鐘。防控動(dòng)物源性傳染病需落實(shí)“同一健康”理念,構(gòu)建人、動(dòng)物與環(huán)境健康協(xié)同管理體系。
后續(xù)研究應(yīng)借助標(biāo)準(zhǔn)化動(dòng)物模型,評(píng)估MRCoV致病性與傳播風(fēng)險(xiǎn);公共衛(wèi)生防控需建立毛皮養(yǎng)殖場(chǎng)、野生動(dòng)物市場(chǎng)等重點(diǎn)區(qū)域病原體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),結(jié)合宏基因組測(cè)序等技 術(shù)構(gòu)建 預(yù)警系統(tǒng)。
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