1月8日,中科院武漢病毒所研究員石正麗、周鵬在《Science》雜誌上發表文章,對新冠病毒溯源、新冠病毒在動物中變異後對人健康的影響等方面進行了詳細解讀。文章表示,截至目前,新冠病毒的直接來源還沒有確定,新冠病毒發生突變,但目前來看,新冠病毒RNA基因組在人群中傳播期間似乎相對穩定。
新冠病毒的源頭仍未確定
文中提到,嚴重急性呼吸道症候群(SARS),中東呼吸症候群(MERS)和新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)都在最近幾十年爆發,並且由不同的冠狀病毒毒株引起。許多病毒被認為起源於蝙蝠,並通過中間宿主傳播給人類。SARS病毒來源於野生動物市場的果子狸,而MERS病毒則源於單峰駱駝,但是截至目前,新冠病毒的直接來源還沒有確定。
有文章深入報告了荷蘭16個水貂養殖場的動物和工作人員感染新冠病毒事件,有97名農場主、工人以及他們的66個密切接觸者確診感染了新冠病毒,其中有些人感染了具有動物序列特徵的病毒株,這為新冠病毒跨種群傳播,即在人與水貂之間來回傳播提供了證據。
文章表示,除水貂外,研究表明多種野生或家養動物也可能攜帶新冠病毒或其相關病毒,有研究證實新冠病毒具有廣泛的宿主範圍。新冠疫情爆發後,有研究報告了中國馬蹄蝠和從南亞國家走私的穿山甲中與SARS相關的冠狀病毒,但根據基因組序列比較,沒有一個是新型冠狀病毒的祖先病毒。此外,還有研究發現家養的貓和狗,以及動物園中的老虎會被人類傳染新冠病毒,但沒有證據表明它們可以傳染給人類,因此它們不太可能成為新冠病毒來源的宿主。
迄今為止,世界動物衛生組織報告了8個國家(荷蘭,丹麥,西班牙,法國,瑞典,義大利,美國和希臘)的水貂養殖場中發生新冠病毒感染事件。
除了農場中的動物可以將病毒傳染人外,食品冷鏈也引起了人們的極大關注。在中國的許多城市,已記錄了數起由進口的冷鏈海鮮或豬肉引起的小規模新冠疫情的暴發,這些爆發的病毒基因組特徵不同於此前出現在中國的病毒株。文章表示,有證據表明,新冠病毒最多可以在肉類和冷食品包裝表面上存活3周,且仍具傳染性。因此,新冠病毒感染動物的肉類或被新冠病毒汙染的食品包裝也有可能是人類感染的來源。
新冠病毒可能是從蝙蝠和/或穿山甲(祖傳病毒)通過未知的中間宿主動物(直接祖細胞)發生的。人類新冠病毒株感染易感家畜(例如水貂),並可能通過突變適應這些物種。該病毒可從水貂傳回養殖場的工人以及密切接觸者。新冠病毒也可以通過食品冷鏈的肉類或食品包裝接觸而傳播給人類。
文章表示,多數受新冠病毒感染的動物沒有表現出明顯的臨床症狀,如果不進行常規診斷,感染將無法被識別。養殖場的水貂被大規模的「撲殺」,是防止病毒進一步傳播的有效方法。但是,它不能用於所有家畜(如果發現其他物種是新冠病毒宿主)。因此,出于謹慎考慮,應在所有高密度動物種群的家禽農場實施廣泛而嚴格的檢疫措施。由於該病毒能夠在某些動物(例如水貂)和人類之間傳播,因此應將類似的管控用於與動物長期接觸的職業群體中,例如動物飼養員,動物園管理員,或在屠宰場工作的人。值得注意的是,目前除水貂外,其他動物與人之間的傳播證據非常少,因此還應該開展其他家畜是否能將病毒傳染給人類的相關研究。
病毒在動物中變異,目前未對人類產生更大影響
文章認為,目前已經發現了新冠病毒發生突變,但目前來看,新冠病毒RNA基因組在人群中傳播期間似乎相對穩定。人們普遍認為,冠狀病毒在不同物種間傳播時往往會快速的進化。為了保持低的複製錯誤率,冠狀病毒編碼了幾種RNA處理和校對酶,這些酶可以增加病毒複製的保真度。
但是,為了適應新宿主,病毒傾向於降低保真度,儘管這種現象的潛在機制尚不清楚。冠狀病毒刺突蛋白易於突變,因為它對病毒感染宿主起到關鍵作用,因此面臨最強的選擇壓力。我們曾在SARS病毒基因組中觀察到這種分子進化,該基因組在流行病的早期階段(果子狸到人)比在後期階段(人與人之間)處於更大的適應壓力下。
文章進一步表示,動物中發生突變的新冠病毒可能會增加其在人類中的發病程度或者傳播能力。在水貂中發現了五種新冠病毒變異株。在丹麥,第5類變異株對新冠病毒患者血清的免疫原性低於人新冠病毒,這是由於該變種的突變位於病毒的刺突蛋白。這類變異株病毒已至少感染了12人,但目前患者臨床表現,嚴重程度和傳播途徑與在人之間傳播的新冠病毒株相似。
目前,尚無證據表明水貂新冠病毒株的任何突變都能避免針對人類流行株的抗體中和。但是,考慮到新冠病毒在人與某些動物之間傳播的可能風險,必須密切監控感染動物和人的病毒基因組中的突變,尤其是影響診斷測試,抗病毒藥物和疫苗的基因組區域發展。
疫苗助於有效控制新冠肺炎
文章表示,疫苗將有助於控制新冠肺炎。如果病毒繼續從動物身上傳播給人類,則可能給針對當前流行的毒株開發的疫苗帶來挑戰。目前在動物和人類物種間傳播過程中可能產生的病毒基因組突變,也引起了大家對於疫苗能否預防新型毒株的擔憂,因此,將動物和人類病毒基因組的廣泛測序以及全球範圍的數據共享,對於監測可能影響疫苗功效的關鍵突變的工作至關重要。實驗室的研究應測試觀察到的突變是否影響病毒的關鍵特徵,包括發病機理,免疫原性和交叉中和作用。此外,應準備開發新發現的變體的疫苗。從長遠來看,還應考慮對動物進行疫苗接種,從而避免農業的經濟損失。
文章表認為,雖然目前研究發現蝙蝠或穿山甲攜帶的冠狀病毒的基因組與人類新冠病毒相似性約90%-96%,但他們是否就是人類疫情爆發的源頭仍有爭論。蝙蝠和穿山甲病毒基因組的進化分析表明,在新冠肺炎疫情大流行之前,病毒在動物宿主或人類中已經發生了進一步的適應。因此,具有高種群密度的動物,通過自然選擇,且有合適的新冠病毒受體ACE2蛋白(例如貂),就可能會成為新冠病毒的直接祖先宿主。
此外,還有關於新冠病毒源於武漢海鮮市場動物的爭論。此前在一些進口食品包裝的表面發現了新冠病毒,說明接觸受汙染的冷鏈食物可能是新冠病毒傳播的重要來源。最近,在新冠疫情爆發前採集的境外人員血清樣本中檢測出了新冠病毒抗體,這表明在武漢報導首例病例之前,新冠病毒已經存在了一段時間。所以也應對疫情爆發前,水貂,其他易感動物以及人類的樣本進行回顧性調查,以鑑定直接祖先病毒的宿主並確定該病毒何時擴散到人類身上。
張萌 編譯