新冠病毒傳播初期已高度適應(yīng)人類 警惕二次“加強(qiáng)”傳播

近期，科學(xué)家們?cè)趯?duì)新冠病毒和2003年暴發(fā)的SARS病毒進(jìn)行了進(jìn)化動(dòng)態(tài)方面的比較和推演。他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，疫情暴發(fā)至今僅5個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，新冠病毒（SARS-CoV-2）已在人體產(chǎn)生了調(diào)整適應(yīng)，從而更順暢地引發(fā)了大流行。

觀察結(jié)果表明，2019年末首次檢測(cè)到新冠病毒時(shí)，它已經(jīng)預(yù)先適應(yīng)了人類傳播，其程度類似于SARS病毒流行的晚期階段。但是，尚未發(fā)現(xiàn)源自人類適應(yīng)性較差的新冠病毒進(jìn)化前身或平行分支。

由于新冠病毒傳染性極強(qiáng)、暴發(fā)模式不確定，引起了公眾及國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注，研究人員們期望查明來(lái)源，并防止在不久的將來(lái)這種流行病“卷土重來(lái)”。

加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)動(dòng)物學(xué)系“生物多樣性研究中心”的研究人員近日在bioRxiv上發(fā)表了相關(guān)研究，題為“SARS-CoV-2 is well adapted for humans. What does this mean for re-emergence? ”

為了尋找有關(guān)中間宿主的線索，研究人員們分析了有關(guān)新冠病毒如何動(dòng)態(tài)進(jìn)化和適應(yīng)人類傳播的最新關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)，并研究了武漢華南海鮮市場(chǎng)的環(huán)境樣本。

此前已有幾份報(bào)告指出，新冠病毒在遺傳上似乎比較穩(wěn)定，適應(yīng)壓力不大，這對(duì)于診斷、疫苗和治療方法的發(fā)展是一個(gè)好兆頭。而特定的抗病毒劑、抗體或疫苗，對(duì)新冠病毒的有效時(shí)長(zhǎng)，取決于目標(biāo)基因或蛋白質(zhì)的進(jìn)化速度和擴(kuò)展程度。

為了確定有效的治療方法，研究團(tuán)隊(duì)提取了新冠刺突蛋白的精確結(jié)構(gòu)，理想情況下是與潛在的候選藥物結(jié)合——其中一些藥物已經(jīng)在進(jìn)行臨床試驗(yàn)。

那些與這類方法相沖突的新冠病毒變體——無(wú)論是傳播力更強(qiáng)或已經(jīng)不再適應(yīng)宿主，對(duì)研究工作的進(jìn)展都顯然會(huì)產(chǎn)生非常不利的影響。因此，確定靶向的新冠病毒基因已經(jīng)趨于穩(wěn)定，并盡快鑒定出新的有毒變異體顯得非常關(guān)鍵。

在本次分析中，研究人員們?yōu)橐韵氯巳哼x擇了跨越3個(gè)月時(shí)間的高質(zhì)量基因組：11種處于流行早期至中期的SARS病毒基因組，32種流行后期的SARS基因組，46種新冠病毒基因組（包括2019年12月上旬的分離株WuhanHu-1），以及今年1-3月每個(gè)月從不同地理區(qū)域采樣的15個(gè)隨機(jī)選擇的基因組。

為了更好地了解新冠病毒基因組的穩(wěn)定性，研究人員對(duì)這些病毒基因組的進(jìn)化動(dòng)態(tài)進(jìn)行了并行比較。他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，新冠病毒與SARS病毒相比，具有較低的遺傳多樣性，而SARS病毒在其早期至中期的流行階段具有相當(dāng)大的遺傳多樣性（圖1）。物種之間和人類之間的一系列適應(yīng)活動(dòng)，最終導(dǎo)致了SARS病毒的高度傳染性，該病毒主導(dǎo)了流行后期的階段。

如今新冠病毒的暴發(fā)如此劇烈，也就可以推斷——新冠病毒在爆發(fā)之初就已經(jīng)高度適應(yīng)于人類，并表現(xiàn)出極強(qiáng)的傳播能力。

圖1. SARS-CoV和SARS-CoV-2遺傳差異的比較

相比其他病毒樣本，新冠病毒的遺傳多樣性與SARS病毒流行后期的遺傳多樣性更為相似。實(shí)際上，新冠病毒分離株之間共有的認(rèn)同度過高，因此無(wú)法模擬定點(diǎn)選擇壓力。

理想情況下，隨著更多突變的發(fā)生，當(dāng)鑒定出來(lái)自中間宿主物種的新冠病毒時(shí)，將有可能對(duì)SARS一樣進(jìn)行選擇壓力建模。有研究發(fā)現(xiàn)，從馬來(lái)西亞穿山甲中分離出的一種冠狀病毒的遺傳序列與新冠病毒（SARS-CoV-2）有高達(dá)91%的同源性。研究人員還基于此，提出了追查并消除新冠病毒祖先病毒株的建議。

圖5.人類、動(dòng)物和環(huán)境樣品中基因組和S基因同一性的比較

對(duì)43個(gè)SARS病毒和46個(gè)SARS病毒基因組的檢查顯示，在相似的3個(gè)月內(nèi)，取代數(shù)存在顯著差異（圖1A），與早期至中期流行的SARS病毒相比，其基因多態(tài)性相比處于流行后期的SAR病毒或新冠病毒要更高（圖1B）。為了排除二次抽樣失誤偏差，研究人員對(duì)GISAID上所有高質(zhì)量新冠病毒序列進(jìn)行了100次抽樣實(shí)驗(yàn)。

圖2.處于流行初期至中期階段的SARS病毒，以及晚期流行SARS病毒、新冠病毒中每個(gè)指示基因的dN和dS成對(duì)表達(dá)。

即使到2020年4月28日，與處于流行早期至中期階段的SARS病毒相比，在GISAID上可獲得的跨越4個(gè)月的新冠病毒基因組仍顯示出適度的遺傳多樣性。該分析給研究人員們的一個(gè)提示是，可以通過從不同或較高的樣本中進(jìn)行采樣來(lái)擴(kuò)大遺傳多樣性。

圖3. SARS病毒中的刺突蛋白進(jìn)化：僅顯示了在分離物中不同的殘基。黑色輪廓強(qiáng)調(diào)了每個(gè)流行階段每個(gè)位置上的最新變異。

圖4. 新冠病毒（SARS-CoV-2）中的刺突蛋白進(jìn)化：分析中的151個(gè)分離株包括WuHuaHu-1和今年1-3月之間每月隨機(jī)選擇的50個(gè)基因組。僅顯示了分離株之間不同的殘基。

編譯/前瞻經(jīng)濟(jì)學(xué)人APP資訊組

參考來(lái)源：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.05.01.073262v1.full.pdf

https://www.thehindu.com/sci-tech/science/broad-spectrum-antiviral-inhibits-novel-coronavirus/article31489418.ece