預測溢出風險:科學家意外發現MERS冠狀病毒與蝙蝠攜帶的病毒有近親關係
最新研究意外地顯示,人類呼吸道病毒MERS-CoV的兩種最接近的蝙蝠病毒親屬使用蝙蝠ACE2作為細胞進入受體。根據新的研究,中東呼吸綜合徵(MERS)冠狀病毒的最接近的蝙蝠病毒親屬有效地與蝙蝠ACE2受體結合,作為進入這些細胞的一個入口。這些受體與人類細胞中的ACE2受體有一些相似之處。
然而,目前這種被稱為NeoCoV的冠狀病毒和一種類似的病毒PDF-2180,只與人類ACE2細胞受體較弱地結合,作為進入細胞的入口。它們也不會在人體內引起疾病爆發。
報告這項最新研究的科學家指出,”迄今為止,沒有證據表明NeoCoV和PDF-2180可以感染蝙蝠以外的任何哺乳動物。”
令人震驚的是,MERS冠狀病毒,像其他幾個相關的、特徵明顯的merbecoviruses病毒一樣,利用一種完全不同的細胞受體,稱為DPP4(二肽肽酶-4)。
merbecoviruses病毒是Betacoronavirus屬病毒的一個亞屬,包括人類病原體中東呼吸綜合徵相關冠狀病毒(MERS-CoV)。
ACE2是一种血管緊張素轉換酶受體,是SARS-CoV-2(引起COVID-19的冠狀病毒)患者感染的主要細胞進入受體。它也是SARS-CoV-1的人類細胞受體,SARS-CoV-1是嚴重急性呼吸系統綜合症的病因,2003年在一次肺炎爆發後被確認為跨物種跳躍。
總的來說,許多其他的sarbecoviruses病毒、一種阿法羅納病毒(setracovirus)和一組merbecoviruses病毒都有能力在某些動物的細胞中與ACE2結合。導致廣泛不同的冠狀病毒使用ACE2作為進入受體的趨同進化仍不清楚。
冷凍電子顯微鏡分析顯示,與其他已知使用ACE2受體的冠狀病毒相比,NeoCoV具有與蝙蝠ACE2受體結合的獨特方式。
由一個國際科學家團隊進行的這項研究的結果出現在12月7日的《自然》雜誌上。
David Veesler在華盛頓大學醫學院生物化學實驗室的顯微鏡下
這項研究的研究人員發現ACE2是NeoCoV和PDF-2180的宿主細胞受體,這與致命的人類病原體MERS-CoV密切相關,這是完全出乎意料的,並為準備應對這些病毒未來可能的人畜共患傳播開闢了新途徑。這一信息對於建立一個有可能作為人畜共患疾病出現的動物病毒家族觀察清單至關重要。
研究人員解釋說,缺乏關於蝙蝠冠狀病毒使用哪些細胞受體的知識,限制了對其細胞進入策略和病毒的種間傳播傾向的科學理解。論文中指出,觀察冠狀病毒如何使用細胞受體的複雜性,突出了對這些病毒進行額外研究和監測的重要性,以保持技術領先,為未來的爆發做好準備。
目前這項研究的研究人員還試圖收集可能為MERS-CoV的起源提供線索的數據。他們的結果支持先前的假設,即MERS-CoV可能是在像NeoCoV的病毒和嗜好DPP4細胞受體的病毒之間發生重組事件後出現的。
雖然這一事件的歷史尚未得到證實,但科學家們推測,當宿主動物與不同的冠狀病毒共同感染時,病毒的這種基因重組就會發生。通過這種方式,一種新的冠狀病毒可以出現,使用一種獨特的細胞受體,並可能擴大宿主範圍。
對於MERS-CoV,科學家們指出,仍然不確定這樣的事件是否會發生在蝙蝠、駱駝或其他動物身上,或者何時會轉換為新的動物(或人類)宿主。
這兩種病毒,NeoCoV和PDF-2180,更喜歡屬於Vespertilionidae物種的維氏蝙蝠的ACE2細胞受體。大多數merbecoviruses病毒都在該物種中發現。這是一個非常多樣化的、廣泛分散的蝙蝠物種。
雖然NeoCoV對人體細胞上的ACE2受體沒有很強的親和力,但科學家指出NeoCoV可能發生適應性變化,使其更容易進入人體細胞。COVID-19病毒(SARS-CoV-2)的關鍵細胞結合區域的廣泛突變,特別是Omicron變體,表明其他冠狀病毒可能擁有仍未實現的通過突變來適應的能力。
另一方面,病毒從一個動物物種溢出到另一個動物物種是一個複雜的過渡,不僅涉及到識別跳入物種的細胞受體,還涉及到顛覆宿主的免疫反應、接觸機會、適合病毒複製的條件以及許多其他因素。
研究人員還提到,MERS-CoV抗體和目前COVID-19疫苗接種產生的抗體並不能充分中和NeoCoV和PDF 2180。然而,他們的研究結果顯示,針對NeoCoV和PDF-2180的進化保守區域的廣義中和抗體確實抑制了這些病毒進入細胞。他們建議,應該考慮使用這些作用更廣泛的抗體,以防止這些病毒蔓延到人類身上。