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SARS冠狀病毒始作俑者找到了?
近日,中國科學院武漢病毒研究所專家在我國云南發(fā)現了一處蝙蝠SARS冠狀病毒的天然基因庫,研究揭示了我國蝙蝠攜帶有不同株具有跨種傳播至人群可能性的SARS冠狀病毒,揭示了SARS冠狀病毒可能的重組起源,為相關疾病的預防提供了重要依據。相關研究成果近日在線發(fā)表于國際病原學權威期刊《公共科學圖書館·病原體》。
中國科學院武漢病毒研究所石正麗研究團隊自2011年起對云南省一處洞穴的菊頭蝠種群開展了SARS冠狀病毒的長期監(jiān)測。結果表明,SARS冠狀病毒的全部基因組組分都可以在這個SARS冠狀病毒的天然基因庫中找到。
通過進一步的重組分析,專家在這些SARS冠狀病毒基因內部多個位點發(fā)現了頻繁重組的證據,并推測SARS冠狀病毒的直接祖先可能通過這些蝙蝠SARS冠狀病毒的祖先株之間發(fā)生的一系列的重組而產生。
消息出來后,南方日報記者迅速聯系了該課題組有關專家。在接受記者采訪時,專家表示,該研究為認識SARS冠狀病毒的起源與進化提供了新的見解,揭示了我國蝙蝠攜帶有不同株具有跨種傳播至人類可能性的SARS樣冠狀病毒,并為相關疾病的預防提供了重要依據。
從果子貍到蝙蝠
尋找病毒來源極其困難
2003年3月,中國軍事醫(yī)學科學院的一個研究小組,找到了冠狀病毒與SARS流行有關的初步證據,他們發(fā)現這種病毒有一個清晰的帶刺光環(huán)。2003年4月,廣州呼吸病研究所也在病人身上分離出了冠狀病毒。2003年4月16日,世界衛(wèi)生組織(WHO)宣布SARS的病原體是一種新型的冠狀病毒,這是世界上13個實驗室共同奮戰(zhàn)和合作的結果。
由此,尋找這個冠狀病毒的來源開始變得極為重要,但是也極其困難。
在最初廣東的4名SARS病人身上分離出了冠狀病毒。這4例病人有一些共同點,其中兩例有接觸果子貍的歷史,也有吃野生動物的歷史。同時,從果子貍和病人身上分離出來的冠狀病毒都是高度同源,果子貍SARS病毒的基因序列與人類SARS病毒同源性超過99.8%。
從此,人們談“貍”色變。但是,野生的果子貍身上并不攜帶病毒。根據后續(xù)的研究顯示,果子貍只是人類SARS病毒的動物中間宿主,雖然它們是人感染SARS病毒的直接來源,但卻不是SARS的根本源頭。
之后,逐漸明晰的一個事實是,蝙蝠是SARS樣冠狀病毒的自然儲存宿主。自2005年以來,多個研究團隊在我國及歐洲地區(qū)的多種菊頭蝠中發(fā)現了越來越多的SARS樣冠狀病毒。但是,大部分蝙蝠SARS樣冠狀病毒的刺突蛋白基因和部分附屬基因與SARS冠狀病毒差異明顯。目前已報道的蝙蝠SARS樣冠狀病毒至少在兩個基因上與SARS冠狀病毒存在較大分化。
“因此,它們都不是造成2002—2003年疫情的SARS冠狀病毒的直接祖先。雖然目前已有越來越多的證據表明蝙蝠是SARS病毒的源頭,但有關SARS如何在蝙蝠中進化產生、從哪里的蝙蝠種群中出現等問題還未得到解答。”中國科學院武漢病毒研究所科研人員表示。
大海撈針
蹲守山洞追蹤疑兇證據
早在2005年,石正麗等人就在國際學術期刊《科學》上發(fā)表論文稱,蝙蝠是SARS樣冠狀病毒的“蓄水池”、宿主。通過對廣東、廣西、天津和湖北四地區(qū)蝙蝠糞便等樣本的研究,他們在蝙蝠身上發(fā)現了SARS病毒的某些基因成分,“這些蝙蝠病毒與導致人類疫情的SARS病毒株有親緣關系,但遺傳距離比較遠,還不是直接來源,SARS病毒株最近的祖先在哪兒?”
2011年開始,石正麗的科研團隊開始尋找這個“SARS病毒株最近的祖先”。
據介紹,武漢病毒所石正麗與崔杰課題組自2011年起對云南省一處洞穴的菊頭蝠種群開展了為期5年的SARS樣冠狀病毒的長期監(jiān)測,共進行10次樣品采集,在64份蝙蝠糞便粒和肛拭子樣品中檢測到SARS樣冠狀病毒RNA。
對于如何將追蹤疑兇的地點定位在云南的一個小山洞,石正麗表示其實是全國到處跑,到處找,“后來,我們發(fā)現,昆明這個地方山洞里的蝙蝠攜帶的冠狀病毒,跟人的SARS病毒更近。我們做了五年的監(jiān)測。”
他們一年去取兩次樣本,春季一次,秋季一次。春季是蝙蝠繁殖,冠狀病毒流行的時間是秋季。所以,春秋兩季的樣本比較好。“堅持了五年,但每次去都會取到不一樣的病毒。所以,最后我們才會拿到這么多病毒株。”
據石正麗領銜的新發(fā)病毒課題組的成員周鵬介紹,肛拭子是用棉簽在蝙蝠的肛門處掏一下。而收取蝙蝠糞便則需要研究人員需要在白天進入洞穴,在蝙蝠群下方鋪好塑料薄膜,夜里或第二天來收集薄膜上的蝙蝠糞便,帶回實驗室凍存。而由于一些烈性病毒潛伏在蝙蝠的尿液里。采集樣品的研究人員總是要全副武裝,防護服、口罩、手套一應俱全。
接下來就要在實驗室對病毒進行培養(yǎng)與擴增。對這些SARS樣冠狀病毒S基因受體結合區(qū)的擴增與分析結果顯示,流行于這一洞穴的蝙蝠SARS樣冠狀病毒高度多樣,可分為兩大簇,其中一簇在S基因受體結合區(qū)更接近SARS病毒,不存在大部分SARS樣冠狀病毒所出現的缺失。
不僅是病毒株
蝙蝠體內有個“病毒庫”
課題組對11株新發(fā)現的SARS樣冠狀病毒進行了全長基因組擴增,并對15株在該洞穴發(fā)現的毒株進行了全基因組序列分析。結果表明,SARS冠狀病毒的全部基因組組分都可以在這個SARS樣冠狀病毒的天然基因庫中找到。
對此,石正麗解釋稱,并不是在蝙蝠體內直接找到了病毒,而是一個可以構建病毒株的“病毒庫”:“不是和SARS一模一樣的病毒株,而是找到了一個病毒庫。如果把SARS病毒的基因組看成是很多個基因片段組成的,在這個洞穴里的蝙蝠身上,找到了引發(fā)人類疫情的SARS病毒株的所有基因片段。但這些片段不是在同一個病毒株上。”
而且通過進一步重組分析,課題組在這些SARS樣冠狀病毒基因組多個位點發(fā)現了頻繁重組的證據,并推測SARS冠狀病毒的直接祖先可能通過這些蝙蝠SARS樣冠狀病毒的祖先株之間發(fā)生的一系列的重組事件而產生。
“這些病毒株存在重組和進化,但這只是分析,還不能確證。我們發(fā)現兩種不同類型的病毒,會感染同一個蝙蝠個體,這是經常發(fā)現的。因此,可能會產生新的病毒株。”石正麗說。
此外,該研究對三株新發(fā)現的S基因不同的SARS樣冠狀病毒的跨種傳播能力進行了評估。結果顯示,S基因不存在缺失的多株SARS樣冠狀病毒均可使用與SARS病毒相同的受體——人ACE2入侵細胞,即具有感染人類細胞的潛力。
謎團仍未完全解開
仍在尋找完美證據鏈
雖然當前的研究對于追蹤SARS源頭有了長足進展,但也有一些謎團還未解開。中國OIE狂犬病參考實驗室主任涂長春認為其具有“99%的說服力”。他希望研究人員能在實驗室中證明,人類SARS病毒是如何從蝙蝠身上傳播到別的動物(比如說果子貍)身上的,如果這一步得到證實,才能算是一個完美的證據鏈條。
對此,石正麗說:“蝙蝠身上的SARS病毒是怎么傳播給果子貍的,我們現在還只是推測。是在云南昆明由蝙蝠把病毒傳染給了果子貍,然后帶到了廣東,還是廣東當地的蝙蝠傳染給了當地的果子貍?這個環(huán)節(jié)目前還不清楚。當時的情況不能重現,我們現在只能通過動物實驗來模擬當時的情景。”
這次在蝙蝠身上新發(fā)現的三株病毒,具有感染人類細胞的潛力,就像它們致命的前輩一樣,這些病毒的S蛋白序列能夠結合人類的ACE2受體,而蝙蝠所在洞穴附近一公里的地方就有村莊。北卡羅來納大學的病毒學家Ralph Baric說:“病毒還可能再次暴發(fā),我們不能放松警惕。”該研究的論文中也寫道,“仍存在人群中暴發(fā)類似SARS疾病的風險。”
石正麗表示,其他地區(qū)蝙蝠的情況還在核實中,“我們現在做的事情,提前到自然界去發(fā)現這些病毒:在哪些地域,哪些季節(jié),哪些媒介身上,有哪些病毒毒株。其次,要告訴大家,哪些病毒容易感染人,哪些不容易。然后,針對這些容易感染人的病毒,開發(fā)出診斷技術,甚至研制一些疫苗進行儲備。”
■鏈接
為什么是蝙蝠?
石正麗表示,蝙蝠不直接攻擊人,但跟人類的生存空間有重疊。它在晚上出來覓食、喝水、吃蟲子,會出現在蚊蟲比較多的環(huán)境中。如果人類在同一區(qū)域也頻繁活動,存在被感染的風險。
而且,根據目前的研究發(fā)現,蝙蝠基因組里面有很多有關基因修復的基因,并且表達量遠遠高于其他哺乳動物。研究發(fā)現了蝙蝠攜帶著很多獨特的、具有基因修復功能的基因,而且這些基因可以穩(wěn)定地遺傳給后代,使蝙蝠在不同的代際之間能穩(wěn)定地保持這個性狀。
另外,研究表明,上述DNA修復基因在抑制病毒復制方面有著顯著的作用,所以雖然蝙蝠攜帶很多致命病毒,但是病毒的復制在蝙蝠的體內是被嚴重抑制的。
此外,因為進化上,蝙蝠選擇了飛行,所以它的代謝率會升高,這樣氧化應激水平也會升高,為了對抗飛行帶來的這些結果,蝙蝠進化上適應了高水平的DNA損傷修復,這一點的直接后果是蝙蝠的壽命很長,并且很少發(fā)生癌癥;此外蝙蝠具有更強的本底水平的固有免疫應答系統,所以攜帶病毒的時候很少發(fā)病或就是不發(fā)病。蝙蝠超高的代謝率就像他們的身體一直在模仿發(fā)燒的行為一樣,讓病毒的復制受到阻礙。
最重要的是,蝙蝠是僅次于嚙齒類比如老鼠的第二大類哺乳動物,占全球哺乳動物種類的20%,超過1300個種類,而且分布極其廣泛,南北極外的全球各個地方都有蝙蝠的存在。
綜上所述,蝙蝠或是SARS冠狀病毒始作俑者。(記者 王騰騰)
編輯:趙彥
關鍵詞:SARS 冠狀病毒 始作俑者 蝙蝠