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《自然》首发表新冠论文 确认其与SARS关系(组图)




来源: (环球网/澎湃新闻)    2020/2/5 11:56:11
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北京时间2月3日傍晚,国际顶级学术期刊《自然》(Nature)以“加快评审文章”(Accelerated Article Preview)形式在线发表了中国科学院武汉病毒研究所石正丽团队关于新型冠状病毒(2019-nCoV)的研究论文,该论文于2020年1月20日提交,1月29日被期刊接收,最终在线发表于2月3日。这也是《自然》首次以正式论文的形式刊发关于2019-nCoV的研究。




石正丽团队对最早在中国武汉引发呼吸系统疾病暴发的一种新型冠状病毒进行了鉴定和表征,揭示了其与严重急性呼吸综合征(SARS)冠状病毒的相似性。研究团队发现了新型冠状病毒来源于蝙蝠的证据,但是此次爆发的动物来源尚待确认。武汉病毒所还确认了2019-nCoV进入细胞的路径与SARS冠状病毒一样,即通过ACE2细胞受体。

冠状病毒一直是人类传染病流行的一个来源,严重急性呼吸综合征(SARS)和中东呼吸综合征(MERS)都是由冠状病毒引起。而SARS相关的冠状病毒主要是在蝙蝠等哺乳动物体内被发现的,对公共健康构成了潜在威胁。

据目前的官方通报,该疫情患者于2019年12月首先被发现,此后疫情已蔓延至中国其他地区及海外。起源或为中国湖北武汉华南海鲜市场,患者症状包括发烧、气促和肺炎。

截至2月2日24时,国家卫生健康委收到31个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团累计报告确诊病例17205例(北京市核减3例,江西省核减1例),现有重症病例2296例,累计死亡病例361例,累计治愈出院病例475例,共有疑似病例21558例。累计收到港澳台地区通报确诊病例33例:香港特别行政区15例,澳门特别行政区8例,台湾地区10例。

石正丽团队分析了7例重症肺炎患者的样本,其中6人为武汉海鲜市场内的工人,该海鲜市场在2019年12月已首次发现病例。



研究团队发现,在其中5名病人身上获取的全长度基因组序列彼此之间几乎完全一致(相似度超过99.9%),与SARS冠状病毒有79.5%的序列一致。此外,研究人员发现该病毒序列与一种蝙蝠冠状病毒在全基因组水平上相似度高达96%,表明蝙蝠可能是该冠状病毒的来源。

此外,研究人员发现7个被鉴定和测序出的非结构性蛋白也存在于SARS冠状病毒中,表明该病毒是一种与SARS相关的冠状病毒,作者暂时将其命名为新型冠状病毒2019(2019-nCoV)。



同时,研究团队确认了2019-nCoV进入细胞的路径与SARS冠状病毒一样,即通过ACE2细胞受体。感染2019-nCoV的病人体内的抗体显示出在低血清稀释度下中和病毒的潜力,但是抗SARS病毒抗体是否能与2019-CoV交叉反应,仍需用从SARS病毒感染中痊愈的病人的血清来确认。

作者还开发出了一种可以将2019-nCoV与其他所有人类冠状病毒区分开的测试。

这项研究还表明,最有可能的病毒传播途径是通过个体的呼吸道,不过作者也指出其他途径也有可能,仍需更多患者数据来进一步研究传播途径。

值得注意的是,石正丽团队也是中国SARS病毒的源头攻克团队。2017年,石正丽等人在追寻、研究13年之后,终于在云南昆明地区一个小山洞里的蝙蝠身上发现了SARS病毒所有基因组成,基本完成了对SARS病毒的溯源工作。而此前,一度被认为是SARS“罪魁祸首”的果子狸实际上只是中间宿主,并非病毒源头。

此前的1月23日,石正丽团队也已率先在bioRxiv预印版平台上发表Discovery of a novel coronavirus associated with the recent pneumonia outbreak in humans and its potential bat origin,揭示武汉新型冠状病毒nCoV-2019与一种蝙蝠中的冠状病毒的序列一致性高达96%。

据中国科学院武汉病毒研究所官网消息,1月21日,根据疫情快速处置与应急在科技方面的迫切需求,湖北省科技厅启动了“2019新型肺炎应急科技攻关研究项目”,成立了新型肺炎应急科研攻关研究专家组,武汉病毒所研究员石正丽任组长。

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2月3日,顶尖学术期刊《自然》(Nature)以“加快评审文章”(Accelerated Article Preview)形式在线发表了来自中国团队、有关新型冠状病毒的论文:《一种与中国呼吸道疾病相关的新冠状病毒》。该研究团队获得的新型冠状病毒全基因组序列系全球最早公布,对之后全球的防疫和研究工作意义重大。此番论文中,研究团队分析了新型冠状病毒基因组序列,该病毒基因组从来自武汉华南海鲜市场的一名病人身上获得。基因组分析显示,该病毒与此前在中国蝙蝠体内找到的一组SARS样冠状病毒密切相关。

上述研究由中国疾病预防控制中心传染病预防控制所研究员、上海市(复旦大学附属)公共卫生临床中心兼职教授张永振及其同事进行。作者单位包括上海市(复旦大学附属)公共卫生临床中心和公共卫生学院、华中科技大学武汉中心医院、中国疾病预防控制中心(CDC)传染病预防控制研究所、武汉疾病预防控制中心、澳大利亚悉尼大学等。

2019年12月26日,上海市公共卫生临床中心科研项目常规收集到武汉市中心医院和武汉市疾控中心的不明原因发热患者标本一份。2020年1月5日凌晨,研究团队就从标本中检测出一种新型SARS样冠状病毒,并通过高通量测序获得了该病毒的全基因组序列(GenBank:MN908947)。

1月11日,研究团队在《病毒学组织》网站(virological.org)发布了所获得的新型冠状病毒全基因组序列,系全球最早公布该病毒序列的团队,此举对后续新型冠状病毒的溯源以及鉴定至关重要。1月14日,世界卫生组织(WHO)正式将引发此轮肺炎的病毒命名为2019新型冠状病毒(2019-nCoV)。

值得一提的是,上述病毒全基因组序列在国际上公布后,国际上多只团队即开始紧锣密鼓开始着手相关的疫苗研发工作。

论文披露,该研究的样本来自一名41岁的男性患者,无肝炎史、肺结核或糖尿病。2019年12月26日,他出现症状后的第6天,他在武汉市中心医院住院。当时他已经发烧(>37.5°C)、胸闷、干咳、全身疼痛无力一周。

武汉市疾控制中心的流行病学调查显示,该患者在当地的华南海鲜市场工作。值得注意的是,除了鱼类和贝类鱼类外,在疫情爆发之前,该市场还出售各种活的野生动物,包括刺猬、獾、蛇和鸟类(斑鸠),以及动物尸体和动物肉。

但据称该市场不出售蝙蝠。尽管患者可能与市场上的野生动物接触过,但他回忆说没有接触活禽。在武汉市中心医院,该患者被认为是新型冠状病毒疑似病例。住院期间他的支气管肺泡灌洗液(BALF)被收集并保存在-80°C环境,为下一步实验做准备。




临床症状和患者数据

针对他心血管、腹部和神经系统的物理检查结果正常,他的淋巴细胞轻度减少(每立方毫米少于900个细胞),但是在全血细胞计数(CBC)测试中他的白细胞和血小板数量正常。

他的C反应蛋白远高于正常水平(CRP,血液含量41.4mg/L,参考范围为0-6mg/L),此外,他的天冬氨酸转氨酶、乳酸脱氢酶和肌酸激酶在血液化学测试中略高于正常水平。

患者有轻度低血氧症,在动脉血气试验中氧水平为67mmHg。入院第1天(发病后第6天),患者胸片显示异常,存在磨玻璃阴影。



患者入院当天(发病后第6天)进行的胸部CT扫描

入院后第5天(发病后第11天),患者的胸片显示双侧弥漫性斑块状模糊影。医院期间联合使用抗生素、抗病毒药和糖皮质激素进行治疗,但患者表现出呼吸衰竭,并接受了高流量无创通气。治疗3天后患者的病情没有改善,他被送进了重症监护室(ICU)。

治疗3天后病情无改善。入院6天后,该患者转到武汉另一家医院接受治疗。

为调查与该疾病相关的可能病原,研究团队收集了患者的支气管肺泡灌洗液(BALF)并进行了深度转录组测序。该临床标本在上海公共卫生临床中心生物安全三级实验室中处理。从200微升支气管肺泡灌洗液提取总RNA(核糖核酸),并使用Illumina MiniSeq构建亚转录组文库,用于成对末端(150bp)测序。

研究团队总共产生了56565928个从头开始的序列读取组装并筛选潜在的病原体。在Megahit组装的384096个重叠群中,最长的(30,474个核苷酸[nt])具有很高的丰度,并且与蝙蝠SARS样冠状病毒分离株bat-SL-CoVZC45高度相似。

这与此前1月30日国际顶级医学期刊《柳叶刀》上披露的结果类似。《柳叶刀》一篇论文指出,对2019-nCoV完整基因组进行的源序列搜索显示,GenBank(美国国家生物技术信息中心建立的DNA序列数据库)中最紧密相关的病毒是bat-SL-CoVZC45(同源性87.99%;查询覆盖率99%),以及另一种蝙蝠起源的SARS样乙型冠状病毒bat-SL-CoVZXC21(登录号MG772934;同源性87.23%;查询覆盖率98%)。这两种最紧密相关的病毒均采集于2018年中国东部城市舟山。

这种新型病毒的基因组序列及其末端分别通过RT-PCR和5'/3'RACE试剂盒(TaKaRa)被该团队确认,团队将该病毒称为WH-Human 1冠状病毒(WHCV)(现被普遍称为“2019-nCoV”),其全基因组序列(29903nt)已存入GenBank,登录号为MN908947。通过定量PCR(qPCR)估计BALF样品中的病毒载量为3.95×10^8拷贝/mL。

为了更好地了解WHCV感染人类的能力,研究团队将其刺突蛋白的受体结合结构域(RBD)与SARS冠状病毒和蝙蝠SARS样冠状病毒的进行比较。WHCV的RBD序列与SARS冠状病毒的RBD序列(氨基酸同源性73.8%-74.9%)和SARS样冠状病毒(包括Rs4874,Rs7327和Rs4231毒株,氨基酸同源性75.9%-76.9%)的亲缘关系都较近,而它们都能通过人类ACE2受体进入细胞。

研究团队在论文的最后提到,尽管在中国的蝙蝠中广泛发现了SARS样病毒,但与SARS-CoV相同的病毒尚未记录。值得注意的是,2019-nCoV与蝙蝠冠状病毒最密切相关,甚至在nsp7和E蛋白中与Bat-SL-CoVZC45表现出100%的氨基酸相似性。

因此,这些数据表明蝙蝠可能是2019-nCoV的宿主。但是,由于首次报告该病时市场上有多种动物在出售,因此需要更多的工作来确定2019-nCoV的天然宿主和中间宿主。


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