武漢病毒所/生物安全大科學中心揭示新型冠狀病毒(2019-nCoV)或來源于蝙蝠
2月3日,中國科學院武漢病毒研究所/生物安全大科學研究中心、武漢市金銀潭醫(yī)院及湖北省疾病預防控制中心合作針對引起武漢肺炎疫情的2019新型冠狀病毒(2019-nCoV)鑒定研究工作,以“A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin”為題在線發(fā)表(論文鏈接附后)。相關研究團隊從核酸檢測、血清學診斷、病毒分離和受體利用等方面揭示了該冠狀病毒的基本生物學特性,為疫情控制和藥物研發(fā)等工作提供了重要線索。
研究團隊從早期的5位患者樣本中獲得了該病毒的全基因組序列,來自5位患者的病毒序列相似性達到99.9%,與SARS-CoV的序列一致性為79.5%。通過對病毒保守蛋白氨基酸分析發(fā)現(xiàn)2019-nCoV與SARS-CoV均屬于SARS相關冠狀病毒(SARS-related coronavirus, SARSr-CoV)。作者進一步將2019-nCoV基因組與實驗室早期檢測的冠狀病毒的部分基因序列進行比較,發(fā)現(xiàn)該病毒與來源于蝙蝠樣本的一株冠狀病毒(簡稱TG13)的基因相似,后對該蝙蝠樣本進行測序,獲得了蝙蝠病毒TG13的全基因組序列,發(fā)現(xiàn)兩種病毒序列一致性高達96%(圖1)。

圖1. 高通量測序從病人樣本中獲得病毒的全基因組序列(a); 2019-nCoV基因組示意圖(b);與人SARS病毒和蝙蝠SARSr-CoV同源性分析(c); 利用2019-nCoV的復制酶基因完成的進化分析(d)
該研究團隊對患者不同時期的支氣管肺泡灌洗液(BALF)、咽拭子(OS)等樣本進行了核酸檢測,發(fā)現(xiàn)早期樣本的病毒核酸量比后期高約1000倍以上。通過采用實驗室早期儲備的SARSr-CoV抗原,他們對患者血清樣本進行了檢測,發(fā)現(xiàn)患者產生了相應的IgM和IgG抗體(圖2)。隨后從一位重癥患者的支氣管肺泡灌洗液中,分離獲得了2019-nCoV病毒,電鏡觀察可見其在細胞內清晰的冠狀病毒顆粒形態(tài)(圖3)。
圖2. 七位患者體內病毒核酸檢測(a);一個患者體內血清學變化情況(b);七位患者抗體水平檢測(c)
圖3. 2019-nCoV在細胞內的電鏡觀察
研究團隊發(fā)現(xiàn),2019-nCoV能感染過表達人ACE2(血管緊張素轉換酶,SARS-CoV的細胞受體)的非敏感細胞,表明2019-nCoV可以利用SARS-CoV的受體入侵細胞(圖4)。
圖4. 2019-nCoV在表達有來自于人、蝙蝠、豬、果子貍和小鼠ACE2的HeLa細胞中感染情況
在與時間和疫情爭分奪秒的賽跑中,該研究在較短時間內提供了較詳細的2019-nCoV病毒的基本生物學特性,并揭示出該病毒可能的自然宿主是蝙蝠。研究還表明2019-nCoV可以利用SARS-CoV的受體感染細胞,為后續(xù)疫情防控和藥物研究等奠定了工作基礎。病原鑒定、分離及對病毒可能的自然宿主的判斷等結果在此前已及時通過多種形式向國家和省市相關部門報告。
武漢病毒所周鵬研究員、楊興婁副研究員和金銀譚醫(yī)院王先廣醫(yī)生為該論文共同第一作者,武漢病毒所石正麗研究員為通訊作者。該工作得到中科院先導專項、國家自然科學基金、傳染病重大專項、中科院青促會等項目的大力支持。
2019新型冠狀病毒暴發(fā)后,武漢病毒所依托國家病毒資源庫和武漢國家生物安全實驗室,充分發(fā)揮科研優(yōu)勢,積極助力疫情防控。自2019年12月30日收到武漢市不明原因肺炎樣品以來,研究所一直全力開展2019新型冠狀病毒的病原鑒定、病毒溯源、病原檢測、抗病毒藥物及疫苗研制工作。2020年1月2日,研究所獲得了2019新型冠狀病毒全基因組的序列。1月5日,該新型冠狀病毒被成功分離,并于1月9日按標準完成國家病毒資源庫入庫。1月11日,受國家衛(wèi)健委指定,武漢病毒所向世界衛(wèi)生組織提交和發(fā)布了2019新型冠狀病毒基因組序列信息。在面向疫情防控的迫切需求開展科研攻關的同時,研究所與地方疾控中心、高等院校、醫(yī)院和企業(yè)建立了合作關系,分享2019新型冠狀病毒有關信息,積極參與臨床樣本檢測工作,并指導相關部門、機構開展病毒檢測和生物安全防護。同時武漢病毒所正積極開展新型冠狀病毒感染的抗病毒藥物篩選、動物模型建立、疫苗研發(fā)等工作。目前已篩選出了幾種有潛在臨床應用價值的藥物,篩選結果已向國家和湖北省新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控指揮部科技攻關組報告,供綜合研判后指導醫(yī)療救治。在動物模型方面,已基本完成小鼠和非人靈長類動物模型的建立,將為后續(xù)研究提供關鍵支撐。
長期以來,武漢病毒所生物安全三級、四級實驗室合法、合規(guī)開展相關科學研究工作,無實驗室泄露或人員感染情況發(fā)生。未來,研究所將進一步協(xié)同省內外優(yōu)勢科研力量,積極開展國際合作,依托相關平臺設施開展2019新型冠狀病毒科學研究,提升服務與保障,為有效控制肺炎疫情提供有效的科技支撐。
《自然》(Nature)期刊論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2012-7
來源:中國科學院武漢病毒研究所

