新冠病毒傳播初期已高度適應人類 警惕二次“加強”傳播

近期，科學家們在對新冠病毒和2003年暴發(fā)的SARS病毒進行了進化動態(tài)方面的比較和推演。他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，疫情暴發(fā)至今僅5個月的時間內(nèi)，新冠病毒（SARS-CoV-2）已在人體產(chǎn)生了調(diào)整適應，從而更順暢地引發(fā)了大流行。

觀察結(jié)果表明，2019年末首次檢測到新冠病毒時，它已經(jīng)預先適應了人類傳播，其程度類似于SARS病毒流行的晚期階段。但是，尚未發(fā)現(xiàn)源自人類適應性較差的新冠病毒進化前身或平行分支。

由于新冠病毒傳染性極強、暴發(fā)模式不確定，引起了公眾及國際社會的廣泛關注，研究人員們期望查明來源，并防止在不久的將來這種流行病“卷土重來”。

加拿大英屬哥倫比亞大學動物學系“生物多樣性研究中心”的研究人員近日在bioRxiv上發(fā)表了相關研究，題為“SARS-CoV-2 is well adapted for humans. What does this mean for re-emergence? ”

為了尋找有關中間宿主的線索，研究人員們分析了有關新冠病毒如何動態(tài)進化和適應人類傳播的最新關鍵發(fā)現(xiàn)，并研究了武漢華南海鮮市場的環(huán)境樣本。

此前已有幾份報告指出，新冠病毒在遺傳上似乎比較穩(wěn)定，適應壓力不大，這對于診斷、疫苗和治療方法的發(fā)展是一個好兆頭。而特定的抗病毒劑、抗體或疫苗，對新冠病毒的有效時長，取決于目標基因或蛋白質(zhì)的進化速度和擴展程度。

為了確定有效的治療方法，研究團隊提取了新冠刺突蛋白的精確結(jié)構(gòu)，理想情況下是與潛在的候選藥物結(jié)合——其中一些藥物已經(jīng)在進行臨床試驗。

那些與這類方法相沖突的新冠病毒變體——無論是傳播力更強或已經(jīng)不再適應宿主，對研究工作的進展都顯然會產(chǎn)生非常不利的影響。因此，確定靶向的新冠病毒基因已經(jīng)趨于穩(wěn)定，并盡快鑒定出新的有毒變異體顯得非常關鍵。

在本次分析中，研究人員們?yōu)橐韵氯巳哼x擇了跨越3個月時間的高質(zhì)量基因組：11種處于流行早期至中期的SARS病毒基因組，32種流行后期的SARS基因組，46種新冠病毒基因組（包括2019年12月上旬的分離株WuhanHu-1），以及今年1-3月每個月從不同地理區(qū)域采樣的15個隨機選擇的基因組。

為了更好地了解新冠病毒基因組的穩(wěn)定性，研究人員對這些病毒基因組的進化動態(tài)進行了并行比較。他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，新冠病毒與SARS病毒相比，具有較低的遺傳多樣性，而SARS病毒在其早期至中期的流行階段具有相當大的遺傳多樣性（圖1）。物種之間和人類之間的一系列適應活動，最終導致了SARS病毒的高度傳染性，該病毒主導了流行后期的階段。

如今新冠病毒的暴發(fā)如此劇烈，也就可以推斷——新冠病毒在爆發(fā)之初就已經(jīng)高度適應于人類，并表現(xiàn)出極強的傳播能力。

圖1. SARS-CoV和SARS-CoV-2遺傳差異的比較

相比其他病毒樣本，新冠病毒的遺傳多樣性與SARS病毒流行后期的遺傳多樣性更為相似。實際上，新冠病毒分離株之間共有的認同度過高，因此無法模擬定點選擇壓力。

理想情況下，隨著更多突變的發(fā)生，當鑒定出來自中間宿主物種的新冠病毒時，將有可能對SARS一樣進行選擇壓力建模。有研究發(fā)現(xiàn)，從馬來西亞穿山甲中分離出的一種冠狀病毒的遺傳序列與新冠病毒（SARS-CoV-2）有高達91%的同源性。研究人員還基于此，提出了追查并消除新冠病毒祖先病毒株的建議。

圖5.人類、動物和環(huán)境樣品中基因組和S基因同一性的比較

對43個SARS病毒和46個SARS病毒基因組的檢查顯示，在相似的3個月內(nèi)，取代數(shù)存在顯著差異（圖1A），與早期至中期流行的SARS病毒相比，其基因多態(tài)性相比處于流行后期的SAR病毒或新冠病毒要更高（圖1B）。為了排除二次抽樣失誤偏差，研究人員對GISAID上所有高質(zhì)量新冠病毒序列進行了100次抽樣實驗。

圖2.處于流行初期至中期階段的SARS病毒，以及晚期流行SARS病毒、新冠病毒中每個指示基因的dN和dS成對表達。

即使到2020年4月28日，與處于流行早期至中期階段的SARS病毒相比，在GISAID上可獲得的跨越4個月的新冠病毒基因組仍顯示出適度的遺傳多樣性。該分析給研究人員們的一個提示是，可以通過從不同或較高的樣本中進行采樣來擴大遺傳多樣性。

圖3. SARS病毒中的刺突蛋白進化：僅顯示了在分離物中不同的殘基。黑色輪廓強調(diào)了每個流行階段每個位置上的最新變異。

圖4. 新冠病毒（SARS-CoV-2）中的刺突蛋白進化：分析中的151個分離株包括WuHuaHu-1和今年1-3月之間每月隨機選擇的50個基因組。僅顯示了分離株之間不同的殘基。

編譯/前瞻經(jīng)濟學人APP資訊組

參考來源：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.05.01.073262v1.full.pdf

https://www.thehindu.com/sci-tech/science/broad-spectrum-antiviral-inhibits-novel-coronavirus/article31489418.ece