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武汉病毒所/生物安全大科学中心揭示新型冠状病毒(2019-nCoV)或来源于蝙蝠
文章来源:    发布时间:2020-02-03    【字号:

23日,中国科学院武汉病毒研究所/生物安全大科学研究中心、武汉市金银潭医院及湖北省疾病预防控制中心合作针对引起武汉肺炎疫情的2019新型冠状病毒(2019-nCoV)鉴定研究工作,以“A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin”为题在线发表(论文链接附后)。相关研究团队从核酸检测、血清学诊断、病毒分离和受体利用等方面揭示了该冠状病毒的基本生物学特性,为疫情控制和药物研发等工作提供了重要线索。

 

研究团队从早期的5位患者样本中获得了该病毒的全基因组序列,来自5位患者的病毒序列相似性达到99.9%,与SARS-CoV的序列一致性为79.5%。通过对病毒保守蛋白氨基酸分析发现2019-nCoVSARS-CoV均属于SARS相关冠状病毒(SARS-related coronavirus, SARSr-CoV)。作者进一步将2019-nCoV基因组与实验室早期检测的冠状病毒的部分基因序列进行比较,发现该病毒与来源于蝙蝠样本的一株冠状病毒(简称TG13)的基因相似,后对该蝙蝠样本进行测序,获得了蝙蝠病毒TG13的全基因组序列,发现两种病毒序列一致性高达96%(图1)。

 

1. 高通量测序从病人样本中获得病毒的全基因组序列(a; 2019-nCoV基因组示意图(b);与人SARS病毒和蝙蝠SARSr-CoV同源性分析(c; 利用2019-nCoV的复制酶基因完成的进化分析(d

 

该研究团队对患者不同时期的支气管肺泡灌洗液(BALF)、咽拭子(OS)等样本进行了核酸检测,发现早期样本的病毒核酸量比后期高约1000倍以上。通过采用实验室早期储备的SARSr-CoV抗原,他们对患者血清样本进行了检测,发现患者产生了相应的IgMIgG抗体(图2)。随后从一位重症患者的支气管肺泡灌洗液中,分离获得了2019-nCoV病毒,电镜观察可见其在细胞内清晰的冠状病毒颗粒形态(图3)。

 


 

2. 七位患者体内病毒核酸检测(a);一个患者体内血清学变化情况(b);七位患者抗体水平检测(c

 

 

3. 2019-nCoV在细胞内的电镜观察

  

研究团队发现,2019-nCoV能感染过表达人ACE2(血管紧张素转换酶,SARS-CoV的细胞受体)的非敏感细胞,表明2019-nCoV可以利用SARS-CoV的受体入侵细胞(图4)。

 

4. 2019-nCoV在表达有来自于人、蝙蝠、猪、果子狸和小鼠ACE2HeLa细胞中感染情况

  

在与时间和疫情争分夺秒的赛跑中,该研究在较短时间内提供了较详细的2019-nCoV病毒的基本生物学特性,并揭示出该病毒可能的自然宿主是蝙蝠。研究还表明2019-nCoV可以利用SARS-CoV的受体感染细胞,为后续疫情防控和药物研究等奠定了工作基础。病原鉴定、分离及对病毒可能的自然宿主的判断等结果在此前已及时通过多种形式向国家和省市相关部门报告。

 

武汉病毒所周鹏研究员、杨兴娄副研究员和金银谭医院王先广医生为该论文共同第一作者,武汉病毒所石正丽研究员为通讯作者。该工作得到中科院先导专项、国家自然科学基金、传染病重大专项、中科院青促会等项目的大力支持。 

 

2019新型冠状病毒暴发后,武汉病毒所依托国家病毒资源库和武汉国家生物安全实验室,充分发挥科研优势,积极助力疫情防控。自20191230日收到武汉市不明原因肺炎样品以来,研究所一直全力开展2019新型冠状病毒的病原鉴定、病毒溯源、病原检测、抗病毒药物及疫苗研制工作。202012日,研究所获得了2019新型冠状病毒全基因组的序列。15日,该新型冠状病毒被成功分离,并于19日按标准完成国家病毒资源库入库。111日,受国家卫健委指定,武汉病毒所向世界卫生组织提交和发布了2019新型冠状病毒基因组序列信息。在面向疫情防控的迫切需求开展科研攻关的同时,研究所与地方疾控中心、高等院校、医院和企业建立了合作关系,分享2019新型冠状病毒有关信息,积极参与临床样本检测工作,并指导相关部门、机构开展病毒检测和生物安全防护。同时武汉病毒所正积极开展新型冠状病毒感染的抗病毒药物筛选、动物模型建立、疫苗研发等工作。目前已筛选出了几种有潜在临床应用价值的药物,筛选结果已向国家和湖北省新型冠状病毒感染的肺炎疫情防控指挥部科技攻关组报告,供综合研判后指导医疗救治。在动物模型方面,已基本完成小鼠和非人灵长类动物模型的建立,将为后续研究提供关键支撑。

 

长期以来,武汉病毒所生物安全三级、四级实验室合法、合规开展相关科学研究工作,无实验室泄露或人员感染情况发生。未来,研究所将进一步协同省内外优势科研力量,积极开展国际合作,依托相关平台设施开展2019新型冠状病毒科学研究,提升服务与保障,为有效控制肺炎疫情提供有效的科技支撑。

   

《自然》(Nature期刊论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2012-7