争议穿山甲:华南农大公布结果存在失误,新冠病毒中间宿主之谜

本文作者:浸月

不同的传染病由不同的病原生物引起,而明确病原体传播的自然宿主和中间宿主对切断动物传染源,减少疾病传播有重要意义。

目前,大多数研究将新冠病毒的「自然宿主」和「中间宿主」指向两种常见的野生动物——蝙蝠,穿山甲。

最早被关注的是蝙蝠,它是呼声最高的新冠病毒潜在自然宿主。

1 月 23 日,石正丽团队在预印本平台bioRxiv发表研究指出,新冠病毒与 SARS 病毒基因序列一致性为 79.5%;与此前在云南中菊头蝠上检测到的蝙蝠冠状病毒 RaTG13 基因序列一致性为 96.2%。

当时许多人认为,新冠病毒由蝙蝠带入人类社会。

bioRxiv论文截图

但这项研究同时发现,新冠病毒与 RaTG13 的受体 S 蛋白序列一致性仅有 93.1%,差异较大,两者相距 1100 个核苷酸。

同时,根据 1 月 30 日《柳叶刀》论文的一些细节,9 名确诊患者中有 8 人曾去过华南海鲜市场,但当时市场内并未出售任何蝙蝠;此外,首次病例出现时间为 12 月,正好是蝙蝠的冬眠期,由蝙蝠直接感染人类的可能性不大。

这意味着,新冠病毒自然宿主很有可能是蝙蝠,但从蝙蝠到人类之间仍然可能存在 1 个或多个中间宿主将病毒「转手」。就像 2003 年的 SARS 病毒,它由自然宿主蝙蝠传染给果子狸,再由果子狸传染给人类。

蝙蝠之后,人们开始寻找病毒的中间宿主。

穿山甲如何成为关注焦点?

与蝙蝠被早早锁定不同,在穿山甲之前,蛇也曾受到关注。

1 月 22 日,北京大学、广西中医药大学、宁波大学和武汉生物工程学院联合研究团队在Journal of Medical Virology发表研究指出,早期新冠患者曾去过华南海鲜市场,市场内曾贩卖蛇、家禽等物种,因此研究者对这些物种基因序列进行分析后发现,新冠病毒密码子与蛇的密码子有较高的相似性。

Journal of Medical Virology论文截图

很快有学者指出,研究结果显示蝙蝠与新冠病毒的密码子相似度才是最高的,研究结论却侧重于蛇,结论可信度不高。苏格兰格拉斯哥大学病毒学家 David Robertson 表示:目前的证据倾向于认为新冠病毒在哺乳动物中传播。

蛇的结论受到广泛质疑,与此同时,2019 年的一项研究重新进入视野。

Viruses论文截图

2019 年 3 月,广东海关曾截获 21 只走私的穿山甲。这些穿山甲健康状况不佳,经救治后仍有 16 只死亡,出现肺部肿胀,肺内有泡沫状液体,有肺纤维化等症状,少数死亡穿山甲还有肝脾肿大。

Viruses于 2019 年 10 月发布的一篇论文对这 21 只穿山甲进行了基因学研究,结果表明,这些穿山甲身上的病毒以仙台病毒和冠状病毒为主。有 2 只穿山甲身上发现了种类丰富的冠状病毒,其中 SARS 病毒最多。

Viruses论文截图

对这些冠状病毒基因序列检测测过显示,这些病毒与蝙蝠中的 SARS 病毒具有 80% 以上的相似性——冠状病毒,穿山甲,蝙蝠就这样被连成了一条线。

结合此前 SARS 与 MERS 溯源的经验,穿山甲等野生动物的走私、贩运、食用野味等行为可能是病毒的传播途径。

很快,2 月 7 日的一场发布会让穿山甲成为焦点。

当日,华南农业大学召开新闻发布会宣布,穿山甲是新冠病毒的「潜在中间宿主」。该团队表示,通过对病毒基因组分析,发现穿山甲体内分离的病毒株与目前感染人的新冠病毒毒株序列相似度高达 99%,顿时引发舆论哗然。

bioRxiv论文截图

该研究对 2017 年 8 月至 2018 年 1 月及 2018 年 5 月至 7 月的两批次穿山甲组织样品进行了高通量基因测序与 qPCR 检测,结果表明,穿山甲的肺部、肠道、血液等样品呈新冠病毒相关的冠状病毒阳性,与新冠病毒基因组相似度为 85.5%~92.4%。

此外,新冠病毒与穿山甲冠状病毒的受体结合域 RBD 氨基酸序列相似性高达 97.4%,蝙蝠冠状病毒与新型冠状病毒的受体结合域氨基酸相似度为 89.2%,与蝙蝠冠状病毒相比,穿山甲冠状病毒与新冠病毒序列相似度或一致性更高。

两天后,云南大学张志刚团队在预印本 bioRxiv 上发表研究,研究样本与最开始让人们关注到穿山甲的那篇研究一致——广东海关曾截获的走私穿山甲中,被检出携带冠状病毒的那 2 只。

bioRxiv论文截图

全基因组测序结果表明,穿山甲冠状病毒在全基因组水平上与新冠病毒和蝙蝠冠状病毒相似度分别为 91.02% 和 90.55%。在遗传关系上,穿山甲冠状病毒的 S1 蛋白与新冠病毒的关系比蝙蝠冠状病毒更加密切。

新冠病毒、穿山甲冠状病毒和蝙蝠冠状病毒在全基因水平上的一致性比较

多项研究结论的一致性,让穿山甲作为新冠病毒中间宿主几乎要与蝙蝠作为自然宿主的可能性相比肩。

然而,随着此前引发广泛关注的华南农大 99% 结论出现翻车,穿山甲的中间宿主身份再次进入争议。

99% 与 90.4% 的「沟通误差」

事实上,由于华南农大发布会当晚并未同步公布相关报告或论文,很快引发学术质疑,其中最大的问题是样本来源。

据研究团队接受媒体采访时介绍,锁定穿山甲的 1000 多份野生动物个体的宏基因组来自近 4 年间建立的「野生动物的宏基因组库」。也就是说,数据来源是以往建立的数据库,而非本次疫情发生后的动物采集样本,样本代表性可能存疑。

该研究结果表明,从马来亚穿山甲中分离的冠状病毒基因与新冠病毒刺突表面糖蛋白(S)具有 90.4% 的一致性,全基因组对比显示,穿山甲和新冠病毒的 DNA 相似度为 90.3%——相似性远低于此前发布会公布的数值 99%。

研究团队对此解释道,这一区别源于「生物信息团队和实验团队之间一次令人尴尬的沟通失误」。

新冠病毒、SARS 病毒、蝙蝠冠状病毒与穿山甲冠状病毒的全基因序列一致性对比

很快,新的研究显示,穿山甲可能不是中间宿主。

2 月 21 日,广东省生物资源应用研究所陈金平团队在bioRxiv上发表研究,评估 2019 年 3 月海关查货的患病穿山甲冠状病毒、新冠病毒和蝙蝠冠状病毒之间的遗传关系,得出了更加保守的答案。

bioRxiv论文截图

研究者从 3 只穿山甲样本中收集到 29380 个核苷酸,从患病马来亚穿山甲中分离的冠状病毒 S 蛋白基因与新型冠状病毒 S 蛋白基因序列一致性仅为 83.05%,穿山甲冠状病毒和新型冠状病毒的基因序列存在 90.23% 一致性,远低于华南农大与管轶团队的两项研究结果。

在遗传关系上,这项研究也得出了与张志刚团队相反的结论:与蝙蝠冠状病毒 RaTG13 相比,穿山甲冠状病毒在全基因组水平离新冠病毒的进化距离更远。

此外,研究者发现,新冠病毒 S 蛋白中的一段序列在穿山甲冠状病毒和蝙蝠冠状病毒中均不存在,这意味着,这段序列可能在病毒传播过程中由其他宿主插入。

因此,研究结论尚不支持穿山甲作为新冠病毒中间宿主,但不排除新冠病毒在穿山甲中发生病毒重组的可能性。

4 种冠状病毒在 S 蛋白上的序列差异(bioRxiv论文截图)

有动物传染病专家表示,自然界中病毒传播通常难以确定「中间环节」,因此在动物传染病研究中,通常不谈「中间宿主」概念,而以「易感动物」概念替代。这是由易感动物在传播过程中的特性决定的。

根据科赫法则,确定传染病易感动物应当同时满足以下 3 点:

1. 在健康的动物中无法分离出新冠病毒,但能够从患病动物体内分离出病毒;

2. 该分离出来的病毒能在体外纯培养;

3. 用纯培养的病毒感染健康个体,能够使健康动物患同种疾病,在其体内也能分离出同种病毒。

目前看来,现有的研究仍然以生物信息分析为主,无法满足科赫法则要求,穿山甲的身份存在争议,而新冠病毒的中间宿主身份仍然迷雾重重。

钟南山院士也在 2 月 27 日的新闻发布会上提供了新的看法:「有一个线索,浙江舟山蝙蝠携带病毒,穿山甲也有高度的同源性,和广西蝙蝠也可能有关系,但新冠病毒到底是怎么来的,目前还不清楚。中间宿主我不相信只有穿山甲,应该还有别的。

我们期待更多的研究补充证据链。(责任编辑:gyouza)

题图来源:图虫创意

参考来源:

1.http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/2/435499.shtm

2.Ji W, Wang W, Zhao X, et al. Homologous recombination within the spike glycoprotein of the newly identified coronavirus may boost cross‐species transmission from snake to human[J]. Journal of medical virology, 2020.

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4.Lam T T Y, Shum M H H, Zhu H C, et al. Identification of 2019-nCoV related coronaviruses in Malayan pangolins in southern China[J]. bioRxiv, 2020.

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7.Liu, Z., Xiao, X., Wei, X., Li, J., Yang, J., Tan, H., Zhu, J., Zhang, Q., Wu, J. and Liu, L. (2020), Composition and divergence of coronavirus spike proteins and host ACE2 receptors predict potential intermediate hosts of SARS‐CoV‐2. J Med Virol. Accepted Author Manuscript.

8.https://www.sciencenews.org/article/snakes-probably-not-source-spread-new-coronavirus-outbreak-china