PNAS：新研究揭示許多動物可能易受SARS-CoV-2感染

2020-09-05 生物谷

SARS-CoV-2是導致COVID-19的新型冠狀病毒。在一項新的研究中，來自美國加州大學戴維斯分校等研究機構的研究人員發現人類並不是唯一面臨SARS-CoV-2潛在威脅的物種。他們通過基因組分析比較了這種病毒在人體中的主要細胞受體---血管緊張素轉換酶-2（ACE2）---在410種不同種類的脊椎動物中的作用，包括鳥類、魚類、兩棲類、爬行類和哺乳動物。相關研究結果於2020年8月21日在線發表在PNAS期刊上，論文標題為「Broad host range of SARS-CoV-2 predicted by comparative and structural analysis of ACE2 in vertebrates」。

圖片來自Matt Verdolivo/UC Davis

ACE2通常存在於許多不同類型的細胞和組織中，包括鼻子、口腔和肺部中的上皮細胞。在人類中，ACE2蛋白的25個胺基酸是這種病毒結合併進入宿主細胞的重要條件。
這些作者利用人ACE2蛋白的這25個胺基酸序列，並將它的預測蛋白結構與SARS-CoV-2刺突蛋白一起建模，以評估不同物種的ACE2蛋白中存在多少這樣的胺基酸。
論文第一作者、加州大學戴維斯分校博士後研究助理Joana Damas說，「預測具有與人ACE2蛋白相匹配的全部25個胺基酸殘基的動物通過ACE2感染SARS-CoV-2的風險最高。預測物種的ACE2結合胺基酸殘基與人類的差異越大，風險就越小。」
在可能對SARS-CoV-2敏感的物種中，約有40%的物種被國際自然保護聯盟（International Union for Conservation of Nature）列為「瀕危物種（threatened species）」，可能特別容易在人類與動物之間傳播。
論文通訊作者、加州大學戴維斯分校進化與生態學教授Harris Lewin說，「這些數據為鑑定有感染SARS-CoV-2風險的易感動物群體和瀕危動物群體提供了一個重要的起點。我們希望它能激發在大流行期間保護動物和人類健康的做法。」
經預測瀕危物種將面臨風險
一些極度瀕危的靈長類物種，比如西部低地大猩猩、蘇門達臘猩猩和北部白頰長臂猿，預計通過它們的ACE2受體感染SARS-CoV-2的風險非常高。其他被列為高危的動物包括灰鯨和寬吻海豚等海洋哺乳動物，以及中國倉鼠。
貓、牛和羊等家養動物被發現具有中等風險，而狗、馬和豬被發現具有結合ACE2的低風險。這與感染和疾病風險的關係如何，需要在未來的研究中加以確定，但對於那些有已知感染性數據的物種而言，這種相關性很高。
在記錄的水貂、貓、狗、倉鼠、獅子和老虎感染SARS-COV-2的病例中，這種病毒可能使用它們的ACE2受體，或者它們可能使用ACE2以外的受體進入宿主細胞。較低的ACE2結合傾向可能轉化為較低的感染傾向，或者一旦建立了感染，在動物體內或動物之間傳播的能力較低。
由於動物有可能從人類身上感染這種新型冠狀病毒，反之亦然。包括美國國家動物園和聖地牙哥動物園在內的研究機構都為這項研究貢獻了基因組材料，而且已經加強了保護動物和人類的計劃。
論文共同作者、美國國家動物園史密松-梅森保護學院高級研究科學家Klaus-Peter Koepfli說，「人畜共患疾病以及如何預防人畜共患疾病的傳播對動物園和動物護理專業人員來說並不是一個新的挑戰。這些新信息使得我們能夠集中精力並制定相應的計劃，以保證動物和人類的安全。」
這些作者敦促謹慎對待根據這些計算結果過度解釋預測的動物風險，並指出實際風險只能通過額外的實驗數據來確認。
已有研究表明SARS-CoV-2的直系祖先很可能起源於蝙蝠。人們已發現蝙蝠通過它的ACE2受體感染這種新型冠狀病毒的風險非常低，這與實際實驗數據一致。
目前並不知道蝙蝠是將這種新型冠狀病毒直接傳播給人類，還是通過中間宿主傳播，但是這項研究支持了一個或多個中間宿主參與其中的觀點。這些數據允許科學家們著重關注哪些物種可能作為野生的中間宿主，從而協助努力控制未來在人類和動物群體中爆發的SARS-CoV-2感染。（生物谷 Bioon.com）
參考資料：
1.Joana Damas et al. Broad host range of SARS-CoV-2 predicted by comparative and structural analysis of ACE2 in vertebrates. PNAS, 2020, doi:10.1073/pnas.2010146117.
2.Genomic analysis reveals many animal species may be vulnerable to SARS-CoV-2 infection
https://medicalxpress.com/news/2020-08-genomic-analysis-reveals-animal-species.html

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