武漢病毒所石正麗:我只是一名科學工作者—2019年度成果彙總

勘誤:武漢病毒所石正麗

由於新冠病毒大爆發,病毒學研究被迫走出實驗室,成為了大眾餐前飯後的話題。嚴謹的實驗科學被放大為社會新聞,這給病毒科學帶來了極大的困擾!

任何領域的科學研究都不是一蹴而成的。根據某一實驗現象發現的結果往往並不是問題的最終答案,但卻是解決問題的關鍵步驟。只有根據各大實驗室不斷報道的最新結果,全世界的科學家才能齊心協力共同推進問題的最終解決

石正麗研究員是我國著名的病毒學家。現任中國科學院武漢病毒研究所研究員、美國微生物科學院Fellow武漢病毒所學術委員會主任、新發傳染病研究中心主任、武漢國家生物安全實驗室(四級)副主任、新發病毒學科組組長。

石正麗研究員團隊主要以新發病毒病原學及其感染機理為主要研究方向,包括蝙蝠、齧齒動物等野生動物中新病毒的發現與鑑定、冠狀病毒等重要動物源病毒的分子流行病學、遺傳進化與跨物種感染分子機理研究;重要新發病毒的血清學與分子診斷技術的建立;蝙蝠抗病毒免疫研究。

在此,我們總結了2019年

石正麗研究員團隊在新發病毒病原學及其感染機理領域的研究成果(通訊作者文章),石正麗研究員團隊成果主要分為以下三個部分

一、病毒篩查

二、病毒血清學

三、綜述

病毒篩查

1、Nature Microbiology:新型蝙蝠絲狀病毒的發現和特徵鑑定[1]

絲狀病毒,尤其是埃博拉病毒(EBOV)和馬爾堡病毒(MARV),其致病性強和致死率高,被歸為生物安全四級病毒。先前研究結果證實蝙蝠是MARV的自然宿主,而Lloviu病毒(LLOV)和邦巴利病毒(BOMV)的發現表明蝙蝠可能攜帶有更多新型絲狀病毒。在該文章中,中國科學院武漢病毒研究所石正麗研究員團隊聯合杜克-新加坡國立大學醫學院王林發院士團隊對新發現的一株蝙蝠絲狀病毒(命名為:勐臘病毒,MLAV)進行了特徵鑑定。

武汉病毒所石正丽:我只是一名科学工作者—2019年度成果汇总

勐臘病毒的遺傳鑑定a. 不同絲狀病毒的基因組結構;b.基於絲狀病毒L蛋白的系統發育分析

通過高通量測序技術和傳統PCR擴增了該病毒的基因組編碼區序列,全長為18,330bp,同其他絲狀病毒一樣,該基因組順序編碼NP, VP35, VP40, GP, VP30, VP24和 L基因。在基因組水平,該病毒同已知絲狀病毒相似度為32%-54%,基於國際病毒分類委員會的分類標準,該病毒屬於絲狀病毒科新屬、新種,命名為滇絲病毒屬(Dianlovirus)勐臘病毒種(MLAV)。在遺傳進化關係上,MLAV更接近於MARV,因為其GP基因不存在翻譯移碼。通過CRISPR-Cas9技術證實了MLAV同其他絲狀病毒一樣利用尼曼匹克C1(NPC1)為受體。基於最小基因組技術,證實了MLAV的複製酶系統可以同EBOV和MARV互換。同時MLAV的假病毒可以入侵多種宿主來源的細胞,表明MLAV存在跨種感染的風險。

2、Frontiers inMicrobiology:肯尼亞齧齒動物和鼩鼱新型RNA病毒的分子檢測和遺傳特性研究[2]

大多數新發或者再現的人畜共患病的病原體是RNA病毒。齧齒動物和鼩鼱是多種人類病原體的宿主,如漢坦病毒、拉沙熱病毒、副粘病毒等。儘管存在這些威脅,但人們對在肯尼亞齧齒動物和鼩鼱之間傳播的病毒多樣性知之甚少,這意味著這些小型哺乳動物爆發傳染病的風險可能會被忽視。該文章通過分子檢測手段研究了在肯尼亞與人類有高潛在接觸地區的齧齒動物和鼩鼱攜帶的RNA病毒多樣性的監測結果。從138只齧齒動物和5只鼩鼱的糞便、尿液和組織中共採集617個樣本,利用RT-PCR方法對這些樣本中是否含有8個病毒科的病毒進行篩查。該研究中檢測到的病毒多為新型毒株,部分屬於含有重要人類病毒病原體的家族。值得注意的是,一種新的沙粒病毒在Grammomys macmillani中被發現,這是首次在該動物上發現沙粒病毒。這些發現表明,需要在這些小型哺乳動物以及脆弱和暴露的牲畜和人類中繼續監測病原體。這將有助於在肯尼亞等擁有豐富野生生物多樣性的國家制定和實施有效的新發傳染病預防和控制戰略。

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該研究在肯尼亞沿海地區、裂谷地區、西部地區三個代表地區進行了齧齒動物和鼩鼱攜帶RNA病毒的監測

3、PLOS Neglected Tropical Diseases:中國雲南小型哺乳動物中溫州哺乳動物沙粒病毒(WENV)病毒的感染情況調查[3]

在非洲和美洲,哺乳動物病毒與人類出血熱疾病有關。最近一種新的哺乳動物沙粒病毒(Wenzhou mammareavirus, WENV)及其相關病毒,已在中國,柬埔寨和泰國被發現。在柬埔寨,這些病毒被懷疑與人類疾病有關。在中國,雲南省以其豐富的動植物多樣性而聞名,且與東南亞幾個國家接壤。因此,有必要了解與WENV相關的病毒或其他哺乳動物病毒在雲南省是否普遍存在。研究結果表明與WENV相關的病毒在雲南省的小型哺乳動物中有傳播。對5個病毒株的全基因組序列分析表明,這些病毒與在亞洲發現的WENV病毒密切相關,在WENV分支的系統發育樹上形成一個獨立的分支。在相關區域來調查這些病毒對公共衛生的影響至關重要。

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該研究在雲南省多個縣市採集小型哺乳動物樣本開展沙粒病毒監測

4、Viruses:菊頭蝠中發現一個新的具有獨特基因組特徵的Alpha冠狀病毒成員[4]

蝙蝠被認為是各種冠狀病毒(CoVs)的天然宿主。其中一些已通過種間傳播在人和家畜中引起疾病。考慮到蝙蝠冠狀病毒、蝙蝠種類和種群的多樣性,我們期望通過病毒監測發現更多的蝙蝠冠狀病毒。在本研究中,我們描述了蝙蝠alphaCoV (BtCoV/Rh/YN2012)中一個具有獨特基因組特徵的新成員。在S基因和E基因之間發現了獨特的基因ORF4a和ORF4b,而在N基因下游發現了ORF8基因。所有推測的基因均經反轉錄分析進一步證實。BtCoV/Rh/YN2012基因組3 '末端的一個獨特基因ORF9,與SARS相關的冠狀病毒ORF7a具有約30%的氨基酸同源性。功能分析顯示ORF4a蛋白質可以激活IFN-β生產,而ORF3a可以調節NF-κB生產。該研究結果擴大了對蝙蝠冠狀病毒遺傳多樣性的認識。對蝙蝠病毒的持續篩查將有助於我們進一步瞭解蝙蝠在冠狀病毒進化和傳播中的重要作用。

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不同株的蝙蝠冠狀病毒BtCoV/Rh/YN2012與蝙蝠冠狀病毒HKU10的基因組各個ORF位置比較

病毒血清學

1、Emerging Microbes & Infections:肯尼亞駱駝中發現MERS冠狀病毒和HKU8相關冠狀蛋白共感染的血清學證據[5]

單峰駝是各種冠狀病毒的重要宿主,包括導致人類感染的中東呼吸綜合徵冠狀病毒(MERS-CoV)。在感染期間,冠狀病毒基因組有規律地進行重組,正如在蝙蝠SARS相關冠狀病毒中觀察到的那樣。在這裡,我們首次報道了肯尼亞MERS-CoV 囊膜刺突蛋白受體結合域(RBD)抗體陽性的駱駝血清中,只有一小部分對MERS-CoV核衣殼蛋白(N)呈陽性。相比之下,其中許多樣本含有抗蝙蝠HKU8相關冠狀病毒(HKU8r-CoVs)N蛋白的抗體。在584個對MERS-CoV RBD呈陽性的駱駝樣本中,我們發現只有48(8.22%)個樣本對MERS-CoV N蛋白呈陽性。然而,我們在MERS-CoV RBD陽性、N蛋白陰性樣本中卻發現73例(12.5%)中有HKU8r-CoV N蛋白抗體陽性,而在同樣的樣本中僅發現3例(0.43%)HKU8r-CoV S1抗體陽性。這些發現可能表明在駱駝中同時感染MERS-CoV和HKU8r-CoV。這也可能提高了重組冠狀病毒在肯尼亞傳播的可能性,該病毒具有MERS-CoV的S基因和HKU8r-CoV的N基因。我們未能找到HKU8r-CoV或重組病毒的分子證據,但我們的發現應該能幫助其他研究者尋找到HKU8r-CoV或重組的分子證據。

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大部分MERS-CoV刺突蛋白受體結合區(RBD)抗體陽性的駱駝血清中檢測不到MERS-CoV的NP蛋白抗體。a. MERS-CoV RBD與NP蛋白抗體的ELISA篩查結果。b. 基於熒光素酶免疫沉澱系統(LIPS)的MERS NP蛋白抗體檢測結果。c. Western blot驗證NP抗體陽性/陰性的血清樣本。

綜述

1、Nature Reviews Microbiology:致病性冠狀病毒的起源與演化

[6]

嚴重急性呼吸綜合徵冠狀病毒(SARS-CoV)和中東呼吸綜合徵冠狀病毒(MERS-CoV)是21世紀初出現在人類體內的兩種高傳染性、致病性病毒。這兩種病毒都可能起源於蝙蝠,而與SARS-CoV和MERS-CoV相關的遺傳多樣性冠狀病毒在全球範圍內的蝙蝠中被發現。在這篇綜述中,我們總結了目前關於這兩種致病性冠狀病毒的起源和演變的知識,並討論了它們的受體使用;我們還強調了蝙蝠傳播的冠狀病毒的多樣性和外溢潛力,最近豬急性腹瀉綜合徵冠狀病毒(SADS-CoV)對豬的外溢就是證據。

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不同冠狀病毒的基因組結構與編碼蛋白示意圖

參考文獻

[1].Characterization of a filovirus (Měnglà virus) from Rousettus bats in China, Nature Microbiology

[2].Molecular Detection and Genetic Characterization of Novel RNA Viruses in Wild and Synanthropic Rodents and Shrews in Kenya, Frontiers in Microbiology

[3].Prevalence of Wenzhōu virus in small mammals in Yunnan Province, China, PLOS Neglected Tropical Diseases

[4].Characterization of a New Member of Alphacoronavirus with Unique Genomic Features in Rhinolophus Bats, Viruses

[5].Serological evidence of MERS-CoV and HKU8-related CoV co-infection in Kenyan camels, Emerging Microbes & Infections

[6].Origin and evolution of pathogenic coronaviruses, Nature Reviews Microbiology

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