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最新研究:数百种动物可能是冠状病毒潜在宿主

2021-02-20 09:51:15 点击:60 来自:木林花夏

最新研究:数百种动物可能是冠状病毒潜在宿主

北京时间2月20日消息,据国外媒体报道,目前,最新一项研究预测称,数百种哺乳动物可以作为冠状病毒相互混合和匹配的“孵化器”,有可能形成新的病毒,加剧未来病毒大范围传播,这些物种包括野生动物和家养动物,例如:野生环境中的蝙蝠和猴子,人类饲养的猪和猫。

这项研究报告发表在2月16日出版的《自然通讯杂志》上,强调了冠状病毒感染广泛宿主物种的可能性。事实上,这项工作确定了数百种可能感染已知冠状病毒的动物物种,尽管科学家还未发现太多的野生动物感染实例。

冠状病毒构成了可以感染鸟类和哺乳动物的“病毒大家族”,新冠病毒和SARS病毒也仅是冠状病毒家族的成员,在这项最新研究中,研究人员从美国国立卫生研究院的数据库GenBank中提取了411种冠状病毒的基因序列,并使用计算机算法筛选这些序列,这些序列代表了92种不同冠状病毒,有些病毒种类代表的不止一个病毒株。

该算法预测称,平均每个病毒有超过12个哺乳动物宿主,每种被筛选过的动物物种被预测为5种以上冠状病毒的潜在宿主。

冠状病毒宿主动物面临的最大威胁是:当几个冠状病毒株侵入同一细胞时,它们的基因可以在复制过程中混合和匹配,从而产生新的拼凑型病毒。

研究人员称,如果SARS冠状病毒与另一种冠状病毒交换了基因,这种被称为“重组”的基因洗牌可能变成特别危险,因为由此产生的病毒对人类的传染性可能与SARS冠状病毒一样,会侵入人体组织导致更严重疾病。该算法模型确定了126种可能宿主SARS病毒和至少一种其他冠状病毒的非人类物种,这可能会导致令人不安的情况发生。

研究报告作者、数据科学家玛雅·瓦德和英国利物浦大学病毒学家马库斯·布拉格罗夫在一份联合声明中称,比任何个体动物更令人惊讶的是,我们预测到冠状病毒的宿主动物种类非常多,每个人都知道蝙蝠很危险,但我们在哺乳动物中发现了很多高风险宿主,其中包括啮齿类动物、灵长类动物和有蹄类动物。

加拿大麦克马斯特大学病毒学家阿林贾伊·班纳吉称,也就是说,仅因为两种冠状病毒可以侵入同一动物,并不意味着它们会重组,重组需要病毒进入同一细胞类型,同时达到感染高峰期,这项最新研究确实提供了一份哺乳动物宿主清单,便于科学家未来监测冠状病毒感染和病毒变异。

潜在的感染网络

为了预测哪些哺乳动物可能是冠状病毒的宿主,研究人员创建了一种计算机算法,绘制出潜在宿主与已知冠状病毒之间的联系,该算法分析了已知冠状病毒,并观察现已感染哪些动物。然后研究了其他近亲、生活在类似栖息地或者饮食类型相同的动物,因为它们很可能也隐藏着类似的冠状病毒菌株,该算法还比较了不同冠状病毒的基因组序列,认为密切相关的冠状病毒可能会感染相似的宿主动物。

在发现这些关联之后,该算法确定了哪些哺乳动物可能携带大量冠状病毒,可能成为冠状病毒重组的温床。研究小组使用该算法筛选了876种哺乳动物,其中包括185种已知冠状病毒宿主动物,剩下的691个物种作为已知宿主的同属物种,该算法测试了这些动物和已知完整RNA序列的411种冠状病毒之间的潜在联系。

研究报告作者称,这411种病毒包含所有已知可感染人类的7种冠状病毒,以及基因组已被测序的所有其他冠状病毒。虽然所有已测序的SARS菌株都被纳入分析,但它们在分析中被视为单一实体。布拉格罗夫说:“SARS菌株变种都非常相似,仅有相对较小的突变,我们不会期望它们之间宿主特异性的结果有太大的差异。”

在被确定为SARS冠状病毒潜在宿主的126种动物中,有几种出现重组的风险最高,其中一些动物已被标记为SARS以及相关冠状病毒的潜在重组宿主,该病毒曾在2002-2004年全球性爆发。

例如:除SARS冠状病毒之外,亚洲狸猫被认为是32种冠状病毒的潜在宿主,大菊头蝠和中菊头蝠分别被认为是67和44种冠状病毒的潜在宿主,穿山甲被认为是14种冠状病毒的潜在宿主。

除了这些疑似宿主动物,该算法模型还强调了之前没有与SARS冠状病毒重组联系在一起的野生动物,这些动物包括:亚洲黄蝙蝠、黑猩猩、非洲绿猴等。同时,该算法模型还预测普通刺猬、欧洲兔子、家猫也可能是交叉感染和病毒重组的宿主。

但是布拉格罗夫强调称,SARS病毒重组宿主最显著的结果是人类饲养的家猪,家猪除了携带SARS病毒之外,还可能携带121种冠状病毒。

布拉格罗夫指出,鉴于我们的算法模型能预测猪可能会感染大量冠状病毒,我们建议监测处于“高风险”饲养条件的猪,例如:将猪和其他高风险农场动物圈养在一起被认为存在高风险,而将猪与其他动物隔离,风险相对较低。

感染高风险

这项研究还确定了102种可能同时感染SARS冠状病毒和MERS-CoV病毒的物种,MERS-CoV病毒是导致中东呼吸综合症的冠状病毒,布拉格罗夫表示,中东呼吸综合症的病死率远比新冠肺炎高,病死率达到35%,因此这两种病毒的重组变异可能非常危险,可能重组产生的新病毒既具有高度传染性,又可能导致严重疾病。

该模型还预测SARS冠状病毒潜在相互作用的可能性,研究小组发现许多基因多样化的冠状病毒能够混合和交换它们的RNA,同时预测291种哺乳动物可能是4种或者4种以上不同亚属冠状病毒的宿主,亚属是种属以下和物种以上的一个亚分类范畴。

然而,来自同一亚属的冠状病毒比来自不同亚属的其他病毒更有可能重组,班纳吉说:“我们不知道不同的亚属是否会重组,这不太可能,但还没有实验进行证明。”

家猪、亚洲黄蝙蝠、大菊头蝠和中菊头蝠都有可能成为病毒重组宿主,但其他物种也在高风险名单上,值得注意的是,这其中包括单峰骆驼,它也是一种已知的冠状病毒宿主,也是MERS-CoV病毒传染给人类的主要传染源。

着眼未来,布拉格罗夫计算针对鸟类物种设计一种类似的算法模型,观察哪些鸟类可能是冠状病毒重组的来源,依据2005年《禽类病理学杂志》一份研究报告,已知禽类冠状病毒宿主包括火鸡、珍珠鸡等,在收集鸟类相关数据之后,该团队希望模型动物中潜在冠状病毒宿主相互接触的频率。

这可以评估分析地理范围内病毒宿主物种所在的最危险区域,从而更具体地进行监测,此外,他们计划将人类临床相类数据整合到预测数据中,解决哪些病毒可能会引发人类疾病,以及它们引发何种症状。

班纳吉称,目前在不同物种中病毒重组的可能性是不确定的,当前我们需要将监测范围扩大到未充分研究和低估的冠状病毒潜在宿主,携带冠状病毒的宿主物种可能自身不会生病,但随后会将病毒传给患病的其他动物,例如:蝙蝠是冠状病毒的主要宿主物种。

通过对冠状病毒潜在宿主早期识别,可以帮助科学家开发设计具针对性较强的监测方案,班纳吉说:“这相当于疫情酝酿爆发之前我们所做的工作,通过提前监测病毒传播源头,记录高风险动物种群的冠状病毒传播状况,从而能确定新的病原体。”

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