從分子診斷角度解讀新型冠狀病毒生物學研究最新進展

北京時間2020年2月3日,中國科學院武漢病毒研究所同多家單位合作,以“A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin”(肺炎爆發與一種可能起源於蝙蝠的新型冠狀病毒有關)為題,在國際頂級學術期刊《自然》上在線發表,這是《自然》首次以正式論文的形式刊發關於2019-nCoV的研究。

从分子诊断角度解读新型冠状病毒生物学研究最新进展

研究團隊對最早在中國武漢出現的新型冠狀病毒進行了鑑定,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等工作提供了重要線索,但此次疫情爆發來源尚待確認。

研究發現, 2019年新型冠狀病毒(2019-nCoV)屬於Sarbecovirus屬,至少有兩種不同的毒株在感染人類。與其它2019- nCov相比,分離株EPI_ISL_403928具有不同的系統發育樹和全基因組的遺傳距離,以及ployprotein (P)、spike protein (S)和nucleoprotein (N)的編碼序列(CDS);在P,S,N三個蛋白的氨基酸水平上,分別發生了22,4,2個突變。對於整個基因組來說,核苷酸取代率由高到低為1.05 × 10-2 ,N為5.34 × 10-3,S為1.69 × 10-3 ,P為1.65 × 10-3。按照這種核苷酸替換率,2019-nCoV最近的共同祖先(tMRCA)出現在新冠狀病毒流行前約0.253-0.594年【1】。

對於2019-nCoV病毒,同一病患的序列相似性為99.99%,不同病患中,序列相似性也超過99.98%。這一發現表明,2019-nCoV在感染人群后的第一時間就已被迅速檢測到。但是,隨著病毒傳播給更多的人,需要不斷監視其所產生的突變。進化樹結果顯示,與已知的人類感染冠狀病毒(包括導致2003年SARS爆發的病毒)相比,雖然2019-nCoV與2015年分離出的蝙蝠SARS樣冠狀病毒序列可以聚集為一個類(序列一致性為79.5%)【2】,但是該病毒與兩種蝙蝠衍生的冠狀病毒株bat-SL-CoVZC45(序列同一性87.99%)和冠狀bat-SL-CoVRaTG13(序列同一性93.1%)更相似。大多數編碼蛋白在2019-nCoV和相關的蝙蝠衍生冠狀病毒之間顯示出高度的序列同一性【3】。

从分子诊断角度解读新型冠状病毒生物学研究最新进展

2019-nCoV病毒的全長基因組序列與相近序列一致性比較

基因序列中重組事件很複雜,並且經常在冠狀病毒中發現。與2019-nCoV相比,蝙蝠冠狀病毒更可能發生重組事件。因此,儘管發生了重組,但重組可能不是該病毒出現的原因,如果鑑定出更密切相關的動物病毒,這一推斷可能會改變【4】。

新的研究已經確認2019-nCoV進入細胞的路徑與SARS冠狀病毒一樣,即通過ACE2細胞受體。感染2019-nCoV病人體內的抗體顯示出在低血清稀釋度下中和病毒的潛力,但是抗SARS病毒抗體是否能與2019-nCoV交叉反應,仍需用從SARS病毒感染中痊癒的病人的血清來確認【5】。

目前,主流的肺炎檢測方法主要為CT和核酸檢測。核酸檢測受到產量、採樣標準等問題,存在假陰性,且檢測結果有一定滯後性。而CT檢測同樣也會有誤診和漏診情況發生,在醫療資源足夠時,可以兩種方法綜合考慮。核酸檢測主要是基於獲得的基因組序列,進行實時PCR檢測測定,實現對病人中病毒含量的定性分析。2月4日,上海交通大學基於熒光PCR法,研發了國內首個新型冠狀病毒檢測試劑盒,可以有效杜絕樣品間氣溶膠汙染,保護醫護人員健康。

從分子研究結果整體分析,2019-nCoV可以被視為與SARS病毒不同的冠狀病毒,可能是從蝙蝠或其他宿主傳播的,這些突變賦予了它感染人類的能力。野生動物攜帶大量病毒,給新發傳染病帶來諸多不確定性。為了有效地控制這些新發傳染病,有必要基於“一個健康”的理念,加強人、動物和環境衛生研究者之間的跨學科合作與交流,通過及時隔離、預防措施和密切接觸者的觀察,儘早發現和識別病原體,發現患者並及時報告疫情,有效控制衣原體的傳播。

參考文獻:

[1]Chengl X, Luf J,. Evolution and variation of 2019-novel coronavirus . bioRxiv, 2020.

[2]Domenico Benvenuto, Marta Giovannetti, Alessandra Ciccozzi, Silvia Spoto, Silvia Angeletti, Massimo Ciccozzi,The 2019-new coronavirus epidemic: evidence for virus evolution,bioRxiv 2020.

[3] Wu F, Zhao S, Yu B, et al. Complete genome characterisation of a novel coronavirus associated with severe human respiratory disease in Wuhan, China. bioRxiv, 2020.

[4]Lu R, Zhao X, Li J, et al. Genomic characterisation and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor binding[J]. The Lancet, 2020.

[5]Zhou P,Yang XL, Wang X,et al. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin,Nature,2020.

https://mp.weixin.qq.com/s/Mraoy_vCv0mvpQDZ-D5Oyw

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