最新研究:數百種動物可能是冠狀病毒潛在宿主

據國外媒體報道,目前,最新一項研究預測稱,數百種哺乳動物可以作為冠狀病毒相互混合和匹配的「孵化器」,有可能形成新的病毒,加劇未來病毒大范圍傳播。這些物種包括野生動物和家養動物,例如:野生環境中的蝙蝠和猴子,人類飼養的豬和貓。

最新研究:數百種動物可能是冠狀病毒潛在宿主

研究配圖 – 1:潛在宿主模型預測

這項研究報告發表在2月16日出版的《自然通訊雜志》(Nature Communications)上,強調了冠狀病毒感染廣泛宿主物種的可能性。事實上,這項工作確定了數百種可能感染已知冠狀病毒的動物物種,盡管科學家還未發現太多的野生動物感染實例。

冠狀病毒構成了可以感染鳥類和哺乳動物的「病毒大家族」,新冠病毒和SARS病毒也僅是冠狀病毒家族的成員,在這項最新研究中,研究人員從美國國立衛生研究院的數據庫GenBank中提取了411種冠狀病毒的基因序列,並使用計算機算法篩選這些序列,這些序列代表了92種不同冠狀病毒,有些病毒種類代表的不止一個病毒株。

該算法預測稱,平均每個病毒有超過12個哺乳動物宿主,每種被篩選過的動物物種被預測為5種以上冠狀病毒的潛在宿主。

冠狀病毒宿主動物面臨的最大威脅是:當幾個冠狀病毒株侵入同一細胞時,它們的基因可以在復制過程中混合和匹配,從而產生新的拼湊型病毒。

研究人員稱,如果SARS冠狀病毒與另一種冠狀病毒交換了基因,這種被稱為「重組」的基因洗牌可能變成特別危險,因為由此產生的病毒對人類的傳染性可能與SARS冠狀病毒一樣,會侵入人體組織導致更嚴重疾病。該算法模型確定了126種可能宿主SARS病毒和至少一種其他冠狀病毒的非人類物種,這可能會導致令人不安的情況發生。

研究報告作者、數據科學家瑪雅·瓦德和英國利物浦大學病毒學家馬庫斯·布拉格羅夫在一份聯合聲明中稱,比任何個體動物更令人驚訝的是,我們預測到冠狀病毒的宿主動物種類非常多,每個人都知道蝙蝠很危險,但我們在哺乳動物中發現了很多高風險宿主,其中包括齧齒類動物、靈長類動物和有蹄類動物。

加拿大麥克馬斯特大學病毒學家阿林賈伊·班納吉稱,也就是說,僅因為兩種冠狀病毒可以侵入同一動物,並不意味着它們會重組,重組需要病毒進入同一細胞類型,同時達到感染高峰期,這項最新研究確實提供了一份哺乳動物宿主清單,便於科學家未來監測冠狀病毒感染和病毒變異。

潛在的感染網絡

為了預測哪些哺乳動物可能是冠狀病毒的宿主,研究人員創建了一種計算機算法,繪制出潛在宿主與已知冠狀病毒之間的聯系,該算法分析了已知冠狀病毒,並觀察現已感染哪些動物。然後研究了其他近親、生活在類似棲息地或者飲食類型相同的動物,因為它們很可能也隱藏着類似的冠狀病毒菌株,該算法還比較了不同冠狀病毒的基因組序列,認為密切相關的冠狀病毒可能會感染相似的宿主動物。

在發現這些關聯之後,該算法確定了哪些哺乳動物可能攜帶大量冠狀病毒,可能成為冠狀病毒重組的溫床。研究小組使用該算法篩選了876種哺乳動物,其中包括185種已知冠狀病毒宿主動物,剩下的691個物種作為已知宿主的同屬物種,該算法測試了這些動物和已知完整RNA序列的411種冠狀病毒之間的潛在聯系。

研究報告作者稱,這411種病毒包含所有已知可感染人類的7種冠狀病毒,以及基因組已被測序的所有其他冠狀病毒。雖然所有已測序的SARS菌株都被納入分析,但它們在分析中被視為單一實體。布拉格羅夫說:「SARS菌株變種都非常相似,僅有相對較小的突變,我們不會期望它們之間宿主特異性的結果有太大的差異。」

在被確定為SARS冠狀病毒潛在宿主的126種動物中,有幾種出現重組的風險最高,其中一些動物已被標記為SARS以及相關冠狀病毒的潛在重組宿主,該病毒曾在2002-2004年全球性爆發。

例如:除SARS冠狀病毒之外,亞洲狸貓被認為是32種冠狀病毒的潛在宿主,大菊頭蝠和中菊頭蝠分別被認為是67和44種冠狀病毒的潛在宿主,穿山甲被認為是14種冠狀病毒的潛在宿主。

除了這些疑似宿主動物,該算法模型還強調了之前沒有與SARS冠狀病毒重組聯系在一起的野生動物,這些動物包括:亞洲黃蝙蝠、黑猩猩、非洲綠猴等。同時,該算法模型還預測普通刺蝟、歐洲兔子、家貓也可能是交叉感染和病毒重組的宿主。

但是布拉格羅夫強調稱,SARS病毒重組宿主最顯著的結果是人類飼養的家豬,家豬除了攜帶SARS病毒之外,還可能攜帶121種冠狀病毒。

布拉格羅夫指出,鑒於我們的算法模型能預測豬可能會感染大量冠狀病毒,我們建議監測處於「高風險」飼養條件的豬,例如:將豬和其他高風險農場動物圈養在一起被認為存在高風險,而將豬與其他動物隔離,風險相對較低。

感染高風險

這項研究還確定了102種可能同時感染SARS冠狀病毒和MERS-CoV病毒的物種,MERS-CoV病毒是導致中東呼吸綜合症(MERS)的冠狀病毒,布拉格羅夫表示,中東呼吸綜合症的病死率遠比新冠肺炎高,病死率達到35%,因此這兩種病毒的重組變異可能非常危險,可能重組產生的新病毒既具有高度傳染性,又可能導致嚴重疾病。

該模型還預測SARS冠狀病毒潛在相互作用的可能性,研究小組發現許多基因多樣化的冠狀病毒能夠混合和交換它們的RNA,同時預測291種哺乳動物可能是4種或者4種以上不同亞屬冠狀病毒的宿主,亞屬是種屬以下和物種以上的一個亞分類范疇。

然而,來自同一亞屬的冠狀病毒比來自不同亞屬的其他病毒更有可能重組,班納吉說:「我們不知道不同的亞屬是否會重組,這不太可能,但還沒有實驗進行證明。」

家豬、亞洲黃蝙蝠、大菊頭蝠和中菊頭蝠都有可能成為病毒重組宿主,但其他物種也在高風險名單上,值得注意的是,這其中包括單峰駱駝,它也是一種已知的冠狀病毒宿主,也是MERS-CoV病毒傳染給人類的主要傳染源。

着眼未來,布拉格羅夫計算針對鳥類物種設計一種類似的算法模型,觀察哪些鳥類可能是冠狀病毒重組的來源,依據2005年《禽類病理學雜志》一份研究報告,已知禽類冠狀病毒宿主包括火雞、珍珠雞等,在收集鳥類相關數據之後,該團隊希望模型動物中潛在冠狀病毒宿主相互接觸的頻率。

這可以評估分析地理范圍內病毒宿主物種所在的最危險區域,從而更具體地進行監測,此外,他們計劃將人類臨床相類數據整合到預測數據中,解決哪些病毒可能會引發人類疾病,以及它們引發何種症狀。

班納吉稱,目前在不同物種中病毒重組的可能性是不確定的,當前我們需要將監測范圍擴大到未充分研究和低估的冠狀病毒潛在宿主,攜帶冠狀病毒的宿主物種可能自身不會生病,但隨後會將病毒傳給患病的其他動物,例如:蝙蝠是冠狀病毒的主要宿主物種。

通過對冠狀病毒潛在宿主早期識別,可以幫助科學家開發設計具針對性較強的監測方案,班納吉說:「這相當於疫情醞釀爆發之前我們所做的工作,通過提前監測病毒傳播源頭,記錄高風險動物種群的冠狀病毒傳播狀況,從而能確定新的病原體。」

來源:cnBeta