中外科學(xué)家給出基因組學(xué)依據(jù)：新冠病毒不是實(shí)驗(yàn)室合成！
來(lái)源：科技日?qǐng)?bào) 時(shí)間：2020-02-25 10:05:13 編輯：陳姝悅
2019新型冠狀病毒效果圖 來(lái)源：美國(guó)疾控中心官網(wǎng)
專家對(duì)新冠病毒基因組的兩大顯著特征進(jìn)行了比較分析，這些分析提供了大量證據(jù)推論出：新冠病毒不太可能是實(shí)驗(yàn)室基因工程制造的病毒，而應(yīng)該是病毒自然進(jìn)化的產(chǎn)物。
疫情當(dāng)頭，關(guān)于2019新型冠狀病毒來(lái)自實(shí)驗(yàn)室泄露的傳聞此起彼伏。
日前，5位國(guó)外科學(xué)家在病毒學(xué)論壇“Virological”共同發(fā)布論文，對(duì)2019新型冠狀病毒的基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，指出2019新型冠狀病毒不是實(shí)驗(yàn)室合成的，也不是一種被故意操縱的病毒。目前，論文還未經(jīng)過(guò)正式的同行評(píng)議。
這5位科學(xué)家包括美國(guó)哥倫比亞大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院感染與免疫中心主任、被譽(yù)為“病毒獵手”的伊恩·利普金。此外還有4位來(lái)自美國(guó)斯克里普斯研究所、英國(guó)愛丁堡大學(xué)、澳大利亞悉尼大學(xué)、美國(guó)杜蘭大學(xué)的生物學(xué)或免疫學(xué)研究人員。
論文指出，與其他冠狀病毒相比，2019新型冠狀病毒的基因組存在兩個(gè)顯著特征。隨后文章從這兩大特征入手，分析了為何2019新型冠狀病毒不太可能來(lái)自實(shí)驗(yàn)室合成。
S蛋白與受體的結(jié)合方案，不同于人工預(yù)測(cè)
2019新型冠狀病毒的第一個(gè)特征是，根據(jù)結(jié)構(gòu)模型和早期生化實(shí)驗(yàn)，這種病毒似乎為了結(jié)合人類的ACE2受體而得到優(yōu)化。
這里有必要科普一下，此前有研究發(fā)現(xiàn)，2019新型冠狀病毒和SARS病毒都是通過(guò)刺突蛋白（S蛋白）與人體ACE2受體結(jié)合，介導(dǎo)病毒進(jìn)入人體細(xì)胞。
中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所副所長(zhǎng)、北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)系副主任黃波介紹，S蛋白是位于冠狀病毒表面的一種蛋白，放大后像釘子。ACE2則是位于人體肺部上皮細(xì)胞表面的一種蛋白。
這些國(guó)外專家提出：“SARS病毒和SARS相關(guān)冠狀病毒S蛋白中的受體結(jié)合域（RBD）是病毒基因組中最容易變異的部分。這些受體結(jié)合域中的6個(gè)殘基似乎對(duì)與人體ACE2受體結(jié)合以及確定宿主范圍至關(guān)重要。”
論文中說(shuō)，2019新型冠狀病毒S蛋白基因序列中486殘基處的苯丙氨酸，與SARS病毒S蛋白基因序列中的L472相對(duì)應(yīng)。在SARS病毒細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，L472可以突變?yōu)楸奖彼?。此前的研究預(yù)測(cè)，這是SARS病毒的受體結(jié)合域與人體ACE2受體結(jié)合的最佳方案。然而，這種位置的苯丙氨酸也存在于蝙蝠身上的一些類SARS冠狀病毒中。
此外，2019新型冠狀病毒受體結(jié)合域中的幾個(gè)關(guān)鍵殘基，與之前研究曾描述的與人體ACE2受體結(jié)合的最佳殘基不一樣。但最新研究卻表明，2019新型冠狀病毒與人體ACE2結(jié)合的親和力很高。
這說(shuō)明什么？“2019新型冠狀病毒的S蛋白似乎是對(duì)人或類似人ACE2的自然選擇的結(jié)果，從而出現(xiàn)了不同于預(yù)測(cè)的最佳結(jié)合方案。這有力地證明了2019新型冠狀病毒不是基因工程的產(chǎn)物。”論文作者稱。
S蛋白上的酶切位點(diǎn)，可以通過(guò)自然變異獲得
2019新型冠狀病毒的第二個(gè)特征是，在這種病毒具有高度變異性的S蛋白上，插入了12個(gè)核苷酸，而且存在一個(gè)可疑的酶切位點(diǎn)。
“通常情況下，存在這樣的酶切位點(diǎn)被看作人工基因工程的痕跡。但是對(duì)禽流感病毒的研究發(fā)現(xiàn)，病毒在自然進(jìn)化的過(guò)程中，也可以獲得酶切位點(diǎn)。”南開大學(xué)生命科學(xué)院副教授高山的研究方向?yàn)樯镄畔W(xué)，他在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)如是說(shuō)。
上述論文提到，這種酶切位點(diǎn)，在病毒快速?gòu)?fù)制和傳播的自然選擇環(huán)境下，例如在高度密集的雞群中，可以在禽流感病毒血凝素（HA）蛋白的兩個(gè)亞基的接合處獲得。流感病毒HA蛋白在細(xì)胞培養(yǎng)或動(dòng)物體內(nèi)反復(fù)強(qiáng)制傳代后，也可以觀察到酶切位點(diǎn)的獲得。
論文提出，通過(guò)插入或重組而獲得HA蛋白中的酶切位點(diǎn)，可將低致病性禽流感病毒轉(zhuǎn)化為高致病性禽流感病毒。同樣，新城疫病毒的一個(gè)無(wú)毒分離物在雞的連續(xù)傳代過(guò)程中，可以在其融合蛋白亞基的連接處逐漸獲得一個(gè)酶切位點(diǎn)，從而變得高度致病。
“這意味著，一旦獲得酶切位點(diǎn)，這些病毒相當(dāng)于進(jìn)行了一次升級(jí)，有可能提高其傳染能力。”高山說(shuō)。
與這篇國(guó)外專家的論文遙相呼應(yīng)，早在1月27日，高山就與多位研究人員共同在中科院科技論文預(yù)發(fā)布平臺(tái)ChinaXiv上提交研究發(fā)現(xiàn)：2019新型冠狀病毒S蛋白可能存在弗林（Furin）蛋白酶切位點(diǎn)。
高山介紹，他們的研究發(fā)現(xiàn)，2019新型冠狀病毒的S蛋白可能存在弗林蛋白酶切位點(diǎn)，從而導(dǎo)致它的感染機(jī)制不同于SARS等大部分β冠狀病毒。由于感染機(jī)制的改變，2019新型冠狀病毒獲得了更高的進(jìn)入細(xì)胞的效率，這可能是其傳播能力大于SARS病毒的原因之一。
“我們還意外地發(fā)現(xiàn)，一些禽流感病毒可以通過(guò)突變獲得弗林蛋白酶切位點(diǎn)，這說(shuō)明自然突變可以引入弗林蛋白酶切位點(diǎn)。”高山說(shuō)。
O-聚糖結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，通常需要免疫系統(tǒng)參與
“2019新型冠狀病毒不太可能是通過(guò)實(shí)驗(yàn)室操作現(xiàn)有的SARS相關(guān)冠狀病毒而出現(xiàn)的。”這些國(guó)外專家說(shuō)。
專家們指出，如果進(jìn)行了基因操縱，人們可以預(yù)期，可用于β冠狀病毒的幾個(gè)反向遺傳系統(tǒng)中的一個(gè)將被使用。然而，情況并非如此，因?yàn)檫z傳數(shù)據(jù)顯示，2019新型冠狀病毒并非來(lái)自任何先前使用的病毒主干。
這幾位國(guó)外專家提出了兩種可能的情況來(lái)解釋2019新型冠狀病毒的起源：第一種是在人畜共患傳染病轉(zhuǎn)移之前，在非人類動(dòng)物宿主中自然選擇的結(jié)果；第二種是在人畜共患傳染病轉(zhuǎn)移之后，在人類中自然選擇的結(jié)果。
那么，實(shí)驗(yàn)室到底有沒有能力設(shè)計(jì)或合成病毒？“從技術(shù)上講，是沒有問(wèn)題的。”高山告訴科技日?qǐng)?bào)記者。
對(duì)此，這篇國(guó)外論文也進(jìn)行了分析。“多年來(lái)，在世界各地的多個(gè)BSL-2（生物安全第二等級(jí)）實(shí)驗(yàn)室都進(jìn)行了有關(guān)蝙蝠SARS樣冠狀病毒在細(xì)胞培養(yǎng)和/或動(dòng)物模型中傳代的基礎(chǔ)研究。還記錄了在BSL-2密閉環(huán)境下工作的實(shí)驗(yàn)室人員在實(shí)驗(yàn)室獲得SARS病毒的實(shí)例。因此，我們必須考慮有意或無(wú)意釋放2019新型冠狀病毒的可能性。”論文稱。
但專家們隨后對(duì)這種可能性也進(jìn)行了質(zhì)疑。
他們指出，通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)或動(dòng)物傳代產(chǎn)生2019新型冠狀病毒，需要事先分離具有高度遺傳相似性的前體病毒。隨后產(chǎn)生的酶切位點(diǎn)需要在細(xì)胞培養(yǎng)中，或者具有與人類相似的ACE2受體的動(dòng)物（如雪貂）中進(jìn)行密集的傳代程序。
然而，2019新型冠狀病毒S蛋白由于存在酶切位點(diǎn)，導(dǎo)致酶切位點(diǎn)周圍存在3個(gè)O-聚糖結(jié)構(gòu)。“值得懷疑的是，O-聚糖結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生是否會(huì)發(fā)生在細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，因?yàn)檫@種突變通常意味著免疫系統(tǒng)的參與，而這種免疫系統(tǒng)在體外是不存在的。”這些國(guó)外專家稱。（劉園園）
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