澎湃新闻记者 贺梨萍

围绕新冠病毒起源的问题在科学界仍然是个迷。当地时间3月26日,顶级学术期刊《自然》(Nature)在线发表论文“Identifying
SARS-CoV-2 related coronaviruses in Malayan pangolins
”。该项研究通讯作者为香港大学公共卫生学院新发传染病国家重点实验室管轶教授、广西医科大学胡艳玲教授。值得注意的是,该成果是以“加快评审文章”(Accelerated
Article Preview)的形式上线,接收时间为当地时间3月17日。

管轶现为香港大学新发传染病国家重点实验室主任,以及流感研究中心主任。2003年“非典”时期,管轶团队率先分离出SARS病毒,并证实了果子狸是SARS的中间宿主,也是人类感染SARS的直接来源。基于中间宿主的清晰及管轶等人的上报,广东省随后清除市场上的果子狸,从而有效遏制了SARS疫情的扩散。

管轶团队:穿山甲带新冠相关病毒 但未必是中间宿主-风君子博客

在此次这项最新研究中,管轶等人报告了在中国南部反走私行动中查获的穿山甲(哺乳纲鳞甲目)中发现了新冠病毒相关的冠状病毒。他们发现,穿山甲相关的冠状病毒属于新冠病毒相关冠状病毒的两个亚型,其中一个亚型的受体结合域与新冠病毒非常接近。

作者们认为,研究发现的多种穿山甲冠状病毒谱系及其与新冠病毒的相似性表明,应该考虑将穿山甲视作这次新型冠状病毒的潜在中间宿主,并应将其从菜市场上清除,以防止人畜共患传播。

当然,根据目前的研究,研究团队认为尚不足以说明穿山甲是直接参与此次疫情暴发的中间宿主。但迄今为止,穿山甲是除了蝙蝠之外,唯一发现被新冠病毒相关冠状病毒感染的哺乳动物。它们至少可能在冠状病毒群落生态学中发挥重要作用。

在此次新冠病毒引发的疫情中,最早对外表示穿山甲或扮演重要作用的是华南农业大学、岭南现代农业科学与技术广东省实验室沈永义教授、肖立华教授等科研人员联合中国人民解放军军事科学院及广州动物园科研部的团队,他们在2月7日公布了研究结果:穿山甲为新型冠状病毒潜在中间宿主。

值得一提的,穿山甲是所有哺乳动物中非法贩卖最为严重的,被用作食物来源,鳞片还被入药。因此,穿山甲近年来越来越受到关注,中华穿山甲等穿山甲物种现在已被世界自然保护联盟(IUCN)列为濒危物种红色名单上的极危物种。

多批次穿山甲样品检测呈冠状病毒阳性

本次新冠疫情的暴发暂时被认为与武汉华南海鲜市场有关,该市场出售的野生动物可能是人畜共患病感染的来源。尽管蝙蝠很可能是新冠病毒的宿主,但目前还不清楚转移病毒的中间宿主。

管轶等人此前在2017年8月至2018年1月期间收集到18只马来穿山甲的冷冻组织(肺、肠、血)样本。这些穿山甲是在广西海关缉私行动中获得。

管轶团队:穿山甲带新冠相关病毒 但未必是中间宿主-风君子博客

系统发育分析,描述了新冠病毒、本研究获得的穿山甲冠状病毒序列、其他冠状病毒之间的进化关系。

值得注意的是,这些样本的RNA高通量测序显示,43个样本中的6个(2个肺,2个肠,1个肺肠混合物,1份血液)存在冠状病毒。研究团队随后获得6个全长或近全长基因组序列,标记为GX/P1E、GX/P2V、GX/P3B、GX/P4L、GX/P5E、GX/P5L。这些病毒也具有类似新冠病毒的基因组结构,有11个预测开放阅读框。研究团队还成功分离了病毒。

基于新的基因组序列,研究团队设计了qPCR检测引物,以确认原始样本对冠状病毒呈阳性。

接下来,研究团队对2018年5月至7月之间收集的另一批穿山甲样品进行了进一步qPCR检测。12只穿山甲的19个样本(9个肠组织,10个肺组织)中,3个肺组织样本呈冠状病毒阳性。

除了这些来自广西的穿山甲,此次疫情暴发后,广州海关技术中心也重新检测了他们在3月的反走私行动中查获的5份存档的穿山甲样品(2份皮肤组织,1份未知组织,1份鳞片),这些样本中同样发现了冠状病毒。

通过高通量测序,研究团队发现鳞片样品中包含冠状病毒序列,用这些数据组装了一个21505bp的部分基因组序列(标记为GD/P2S),可以代表新冠病毒基因组的72%。

值得注意的是,2019年在广东进行的另一项关于患病穿山甲的研究也从肺样本中发现了与新冠病毒相似的病毒重叠群。通过不同的组装方法和人工筛选,获得了约占全长病毒基因组86.3%的部分基因组序列(标记为GD/P1L)。

这些在穿山甲中发现的冠状病毒的基因组,与新冠病毒基因组相似率在85.5%-92.4%,并在系统进化树中代表了新冠病毒相关病毒的两个亚型,其中GD/P1L和GD/P2S在内的亚型与新冠病毒密切相关。

穿山甲可能冠状病毒长期宿主,但和新冠病毒并非最接近亲缘关系

新冠病毒属于β冠状病毒属的Sarbecovirus亚属,此前已有一些研究注意到,Sarbecovirus亚属的冠状病毒成员均经历了广泛的基因重组。

为了验证上述观点,研究团队进一步进行了重组分析重组,分析显示,蝙蝠冠状病毒ZC45和ZCS21可能是重组体,包含多个SARS-CoV相关谱系(基因组区域2、5、7)和新冠病毒相关谱系的基因组片段,包括来自此次穿山甲的基因组片段(区域1、3、4、6、8)。

然而,更值得注意的是,研究团队观察到穿山甲冠状病毒、蝙蝠冠状病毒RaTG13和新冠病毒之间推测的重组信号。特别是,尽管新冠病毒与蝙蝠冠状病毒RaTG13在病毒基因组的其余部分关系最为密切,但新冠病毒和广东穿山甲的受体结合域(RBD)氨基酸同源性为97.4%,而RaTG与新冠病毒的受体结合域的氨基酸同源性仅为89.2%

事实上,广东穿山甲冠状病毒和新冠病毒在RBD的5个关键残基上拥有相同的氨基酸,而RaTG13和新冠病毒只有一个氨基酸相同。然而,只针对RBD的同义位点系统发育分析显示,广东穿山甲冠状病毒并非新冠病毒的最接近亲缘关系。

管轶团队:穿山甲带新冠相关病毒 但未必是中间宿主-风君子博客

因此,研究团队推测,广东穿山甲冠状病毒与新冠病毒之间RBD的氨基酸同源性可能是由于选择性介导的趋同进化,而不是重组引起的。当然,根据现有数据仍然很难判断。这种观察和人与穿山甲ACE2序列相似度(84.8%)高于人与蝙蝠ACE2序列相似度(80.8%-81.4%)是一致的。

论文提到,重组或趋同进化的发生进一步强调了中间动物宿主在人类病毒出现中的作用。然而,重要的是,迄今发现的所有穿山甲冠状病毒的刺突蛋白(S蛋白)都没有看到在S1/S2交界处有插入多碱基(类似弗林)酶切位点。这一插入特征目前可以将新冠病毒和β冠状病毒(包括RaTG13)区分开来,该特征也可能促进了新冠病毒在人群中的迅速传播。

迄今为止,穿山甲是除了蝙蝠之外,唯一被新冠病毒相关冠状病毒感染的哺乳动物。

在这项研究中,研究团队在穿山甲中发现了2个相关的冠状病毒谱系,它们都与新冠病毒相关。这表明穿山甲可能是这些病毒的长期宿主。

或从蝙蝠等其他动物宿主中获得新冠病毒相关病毒

但令人惊讶的是,穿山甲是独居动物,种群规模相对较小,且处于濒危状态。然而不能排除的是,穿山甲从蝙蝠或其他动物宿主中独立获得了新冠病毒相关病毒。因此,它们在新冠病毒出现中的作用仍不清楚。

值得注意的是,这两种穿山甲冠状病毒都是从走私而来的马来穿山甲中获得,很可能来自东南亚,而它们在本土地区所保持的病毒多样性目前未知。

研究团队认为,毫无疑问,穿山甲种群中冠状病毒的传播程度需进一步调查,但在广西和广东省的新冠病毒相关冠状病毒的反复感染表明,穿山甲可能在冠状病毒群落生态学中发挥重要作用。