“蝙蝠女侠”找出SARS病毒源头 果子狸没被委屈

2017-12-13 12:20:46  [来历:我国青年报]    
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  “蝙蝠女侠”团队找出SARS病毒源头

  记者 张渺

  15株蝙蝠SARS样冠状病毒的基因序列信息,输入生物信息学推导软件,这些基因序列在某些区域近似,在某些区域又各不相同。

  软件开端工作,我国科学院武汉病毒研讨所助理研讨员胡,单独坐在试验室的电脑前等候。几分钟后,一连串凹凸崎岖的线条呈现在电脑屏幕上。

  这些线条意味着,15株病毒中某几株病毒的基因组序列,在经过了一系列的从头组合之后,与从前形成“非典型性肺炎”疫情的SARS病毒,基因序列高度共同。

  这15株病毒,悉数来自我国云南的一个蝙蝠洞。

  看到作用的那一刻,胡很安静。他和研讨组,在对这些病毒进行基因组扩增,拿到测序作用之后,早已对现在的推导作用作出了估测。在之后的组会上,胡将软件推导作用陈述给研讨组组长石正丽。

  2017年11月30日,研讨组关于SARS冠状病毒来历推论的论文,在线宣布在《公共科学图书馆-病原学》(PLOS Pathogens)上。12月1日,《天然》杂志新闻专栏对这篇论文进行了报导。

  “咱们提醒了SARS冠状病毒或许的重组来历。”胡对我国青年报・中青在线记者说。

  蝙蝠是冠状病毒的天然宿主,果子狸也没有被委屈

  15年过去了,胡依然记住2003年,他正在读高三,武汉的夏天极热,但人们出门时戴着厚厚的口罩。

  “一般口罩用途不大,图个心思安慰。”胡一边回想,一边无法地笑。

  直到今日,“SARS”这个词仍令经历过的人谈之惊心。

  在北京市卫生和计划生育委员会公共处处长姚铁男的形象里,其时SARS病毒简直是“来无影去无踪”的存在。

  它在2002年冬季悄然呈现,在2003年春天迸发,“传染性强、传达快、逝世率高”。跟着感染者的活动,它蔓延到全国各地乃至世界各地,我国内地有24个省(区、市)陈述了SARS病例。

  有史以来榜首次,世界卫生组织发布了全球游览主张,让人们慎重出行。这种疾病被定名为严峻急性呼吸综合征(Severe Acute Respiratory Syndrome),简称SARS。疫情继续了8个月,席卷26个国家,感染8096人,逝世774人。其间,我国陈述病例7429例,逝世685例。尔后,SARS简直消失了,再也没有呈现大的疫情迸发。

  “一开端咱们不知道病原体究竟是什么。”胡说。

  试验室里,科学家繁忙起来。很快,一种病毒从患者体内被别离出来。它看起来像一顶王冠,外表有许多摆放规矩的突起。在经过基因测序后,研讨者发现,这是一种“咱们从未知道的、全新的冠状病毒”。它是从哪儿来的?果子狸成为首要“疑凶”。

  在野味消费大省广东,初始病例包含处理过野味的厨师、野生动物商场商贩等。“非典”疫情迸发之前,他们常常触摸果子狸。

  很快,研讨人员从野生动物商场上的果子狸体内,检测到了SARS冠状病毒,“与人群中盛行的 SARS 病毒全基因组序列的共同性到达99.8%,两者高度相关”。研讨者承认,果子狸的确是将SARS病毒传达给人类的直接源头。

  “可是,直接源头并不等于底子源头。”胡向我国青年报・中青在线记者解说,想要找到一种病毒的底子源头,最重要的,是要找到它的天然宿主。

  根据胡的说法,病毒也是生物,它们意图并不是杀死全部宿主,而是“生计”。有一些宿主,能够在体内长时间带着某一类病毒,却不会因而患病乃至逝世,而是与病毒调和共存,在整个种群傍边,同类病毒存在必定的天然感染率。这样的宿主,在生物学上被称为天然宿主,它们就像病毒的“蓄水池”。

  一系列动物试验证明,对人类丧命的SARS冠状病毒,相同能够让果子狸患病。另一方面,针对野生果子狸和饲养果子狸的大规模盛行病学调查作用也显现,它们都没有感染SARS病毒。果子狸仅仅是中心宿主。

  2004年,我国科学院武汉病毒研讨所的研讨员石正丽和其时还在中科院动物所作业的张树义研讨员,踏上了追寻SARS冠状病毒源头的征途。90年代,曾有两种人兽共患的病毒盛行症,别离在在澳大利亚和东南亚迸发,底子源头都来自同一种动物――蝙蝠。

  “一种是从蝙蝠身上先传到达猪,再传染给人。另一种中心宿主是马。这向追寻SARS病毒溯源的研讨团队提出了一个或许性,SARS的源头会不会也是蝙蝠。”胡说。

  对研讨病毒的学者来说,蝙蝠的位置特别。

  它们的学名是翼手目,在哺乳动物中,是仅次于啮齿类动物的第二大类群,其品种占哺乳动物物种数的20%,在全世界散布规模广泛。菊头蝠是我国常见的蝙蝠品种之一,食虫,平均寿命25年。

  蝙蝠也是许多病毒的天然宿主,包含埃博拉病毒、马尔堡病毒,狂犬病毒、亨德拉病毒、尼帕病毒等。因为蝙蝠具有特别的免疫体系,带着病毒却很少呈现病症。在绵长的进化进程中,蝙蝠成了上百种病毒的天然宿主。

  研讨人员开端在蝙蝠的种群傍边,对SARS冠状病毒进行溯源。石正丽和张树义研讨员带领联合研讨团队,在广东、广西、湖北和天津等地,收集了408只蝙蝠的肛拭子、咽拭子和血液样品。

  在试验室里,研讨人员对这些样品进行了抗体与核酸检测。他们在菊头蝠种群中检测到了SARS冠状病毒抗体。不同区域的菊头蝠中,都检测到了“遗传多样的、与SARS病毒相相似的冠状病毒核酸”。样品中还有一株蝙蝠冠状病毒,全长基因组测序证明,它与能够感染人和果子狸的SARS冠状病毒,基因组序列相似度到达92%。

  2005年,这项发现刊载于《科学》杂志。“蝙蝠是与SARS冠状病毒相关的一类冠状病毒的天然宿主,这些病毒被称为SARS样冠状病毒,导致SARS迸发的病毒,也是这个冠状病毒宗族的成员之一。”论文中写道。

  “果子狸是人感染SARS病毒的直接来历,作为中心宿主,并不是被委屈的。实际也证明,铲除野生动物商场上的果子狸,的确起到了遏止疫情的作用。但说到底子源头,作为天然宿主的蝙蝠,或许性更大。石教师的这篇论文,是咱们在SARS冠状病毒溯源研讨中的榜首个里程碑。”胡说。

  榜首株蝙蝠SARS样冠状病毒的活病毒别离出来了

  承认蝙蝠是SARS样冠状病毒的天然宿主,溯源的征途,仅仅刚刚开端。

  虽然基因组结构相似,但在一段要害的基因上,研讨组其时发现的蝙蝠SARS样冠状病毒,与感染人和果子狸的SARS病毒,相差非常大。这段要害基因名为刺突蛋白基因,又名“S基因”。

  “冠状病毒的S蛋白担任病毒与细胞外表的受体结合,受体结合之后,病毒才干侵略细胞,树立感染。病毒与受体的结合具有特异性,S基因不同,病毒的受体就或许不相同。这就像什么钥匙配什么锁,假如找不到能够运用的受体,病毒是无法感染细胞的。所以说,S基因对冠状病毒能够感染哪些细胞、感染什么宿主、致病性怎么都具有重要的决定作用。”胡说,“S基因不同太大,这些SARS样冠状病毒很或许不能像SARS病毒那样感染人或许果子狸。”

  除了S基因,还有几个隶属基因,也并不彻底共同。这说明,之前发现的病毒,与SARS病毒的直接先人存在不小的间隔,无法承认形成非典疫情的病毒源头就必定是蝙蝠。

  为了找到更多根据,研讨团队在我国西南、华南、华北、华中的荒郊野岭上继续研讨征途,最远到过西藏墨脱、云南西双版纳。组员罗东升近两年刚参与采样团队,他回想,有一次他一下午爬了好几个山头,钻了7个蝙蝠洞。遇到洞口很低的,不得不匍匐前进。

  有时分,蝙蝠洞就在不远处的山头上,直线间隔不过几十米,走过去却要花几小时。路上荆棘丛生,需求用刀或锄头劈出一条路。

  更多时分,罗东升会趴在轿车副驾窗边,举起望远镜对着窗外。轿车在山路上行进,他需求判别哪些地方或许有蝙蝠洞。

  作为课题组长,石正丽经常带队爬山钻洞。采样作业通常是4人一组。组员戴着N95口罩、手套和头灯,穿戴外套,傍晚时在蝙蝠洞口支起捕鸟网。夜里,他们从捕鸟网上取下被捕的蝙蝠,在野外暂时搭起的作业台上,连夜进行肛拭子取样。他们抓住蝙蝠,用浸过生理盐水的棉签拭子,刺进蝙蝠肛门拭取样品。

  提取肛拭子之后,蝙蝠会被放走。“石教师一向坚持无损害取样,尽量不剖杀蝙蝠,采样时也尽量削减对蝙蝠的身体损伤。”罗东升说。有些蝙蝠种群数量很少,破坏性的采样很有或许对整个种群形成毁灭性冲击。蝙蝠在保护生态平衡中发挥重要作用,捕杀很多蝙蝠,将对生态体系形成重大损失。

  虽然戴着手套,人被蝙蝠咬伤的危险依然存在。研讨组成员范毅比画了一下蝙蝠牙齿的长度,前不久,他的食指就被一只蝙蝠咬伤。

  “在野外采样之前,咱们都会提早打针狂犬病疫苗。在蝙蝠带着的病毒傍边,这是最危险的。”范毅说。

  直到2011年,在云南的一个蝙蝠洞里,研讨组总算找到了自己一向在寻觅的头绪。

  “从这个洞里的样品中,咱们榜首次检测到了和SARS病毒更附近的SARS样冠状病毒S基因。虽然其他的基因片段并不彻底相同,但比起其他的采样地址,云南的这个洞,更值得咱们注重。”从这一年开端,云南的这个蝙蝠洞被定为长时间采样地址。

  一向到2015年10月,每年的春秋两季,石正丽研讨团队都会到那里去。

  “春天是蝙蝠的繁衍时节,秋天则是冠状病毒检测出阳性率最高的时节。”胡解说。

  这个窟窿的温度大约在22℃到25°C之间,湿度在85%到90%左右。这儿休息着一个数量巨大的菊头蝠种群。在整个云南,相似的蝙蝠洞其实并不稀有。

  傍晚时,研讨团队会在洞里的地上铺上一块布,第二天早上收走收集了一夜的新鲜蝙蝠粪便。每粒粪便样本大约1克重,被放在1毫升的搜集溶液里,带回试验室,储存在零下80°C的冷冻箱里。在试验室里,样品中的病毒RNA被提取出来。

  2013年,中科院武汉病毒研讨所试验室,从粪便样品中,别离出榜首株蝙蝠 SARS 样冠状病毒的活病毒,它被命名为WIV1(WIV是武汉病毒研讨所的英文简称)。它比之前发现的任何一株蝙蝠SARS样冠状病毒都更挨近SARS冠状病毒,正是那段附近的S基因,让这株蝙蝠SARS样冠状病毒能够运用和SARS病毒相同的受体,并能够感染人的细胞。这项作用刊载于2013年11月的《天然》杂志。

  第二个里程碑立起来了。

  SARS病毒来历问题,总算能够被答复了

  成功别离出WIV1,让全球科学家对SARS病毒来历的不合、争辩,变得“趋于共同”。这场现已继续多年的追捕,方针逐渐明晰――SARS冠状病毒来历于菊头蝠。

  “可是,咱们在云南这个采样点的蝙蝠傍边,还没有找到SARS病毒最直接的先人株。也便是说,在全部的基因上,都和SARS病毒高度相似的一株蝙蝠病毒,咱们并没有找到。”依照胡的说法,其时的整个根据链上,还有一个信息缺口没填上。

  对云南这处蝙蝠洞的采样作业,继续了5年,共10次收集,搜集到64份蝙蝠粪便粒和肛拭子样品。研讨组从这些样品中,连续别离出3株活病毒,得到了合计15株蝙蝠SARS样冠状病毒的全长基因组序列。

  与形成非典疫情的SARS病毒比较,这15株病毒有的S基因高度同源,单个隶属基因不同,有的隶属基因高度相似,却在S基因上差异显着。

  虽然没有一株病毒与SARS病毒彻底相同,研讨组却发现,在这15株病毒傍边,包含了SARS病毒全部的基因组组分。

  “咱们考虑到一个或许性――这个蝙蝠种群带着的不同的病毒之间呈现了基因重组,发作了SARS病毒。”胡说。

  2016年2月的一天,针对15株蝙蝠SARS样冠状病毒基因信息的基因重组推导在计算机中开端进行。终究作用证明了研讨组的估测。

  “云南的这个蝙蝠洞,就像一个SARS样冠状病毒基因库。不管是S基因、隶属基因还对错结构蛋白基因,SARS病毒的悉数基因组组分,都能够在这个天然基因库中找到。”胡沆瀣一气我国青年报・中青在线记者,“咱们在这些蝙蝠SARS样病毒的基因组上多个位点发现了频频重组的根据,经过进一步剖析,咱们估测,形成当年疫情的SARS冠状病毒的直接先人或许经过这些蝙蝠SARS样冠状病毒的先人株之间发作的一连串的重组事情而发作。”

  SARS病毒来历尚存的问题,总算能够被答复了。

  研讨组提出了猜测:15年前,SARS冠状病毒的榜首个先人株,在云南或许西南区域的某个蝙蝠种群中呈现了。在偶尔的状况下,病毒感染了野生果子狸,带病的果子狸被人类被捕捉。也有或许,是带着病毒的蝙蝠触摸了当地的果子狸饲养场。当果子狸抵达广东的野生动物商场后,病毒在其体内发作了快速进化,以SARS病毒的终究样态登上人类餐桌。

  可是,全部都仅仅估测,15年前的那个进程,不或许被复原了。

  “这项发现劝诫咱们,须削减对蝙蝠等野生动物休息地的侵扰、根绝野生动物商场买卖,这关于防止新发盛行症的发作至关重要。” 香港大学微生物学家袁国勇教授对这项研讨宣布谈论称。

  “蝙蝠带着的SARS样冠状病毒需求引起咱们的注重,可是也无需过度严重。只需咱们和天然休息地的蝙蝠坚持必定的间隔,病毒从蝙蝠溢出的或许性很小。”胡说,“别的需求指出的是中心宿主,也便是和人类触摸时机更多的这些动物,在病毒从天然宿主到人的这个传达链中往往扮演着要害人物。所以说,不光是和蝙蝠坚持间隔,还需求中止消费果子狸等野生动物,将疾病迸发危险降至最低。”

  胡把病毒监测与病毒发现作业称为“病毒研讨的上游”,能为“下流”的防治作业、确诊办法与疫苗研制以及其它根底研讨奠定根底。这项研讨意味着,相似SARS的新发冠状病毒病,依然存在着迸发的危险,为相关疾病的防备供给了根据。

  “这回发现的完好的SARS样冠状病毒基因库,能够让疾控专家用软件提早模拟出还没有呈现过、很或许呈现的、能够感染人类的病毒,咱们能够提早研讨疫苗,研讨对策。”我国科学院院士、我国疾病防备操控中心主任高福对我国青年报・中青在线记者说。

  他将SARS疫情之后的我国疾控作业,称为“砥砺前行”,“发作MERS(中东呼吸综合征冠状病毒)疫情的时分,咱们就不像2003年时那样了,很快把MERS操控住了。”

  2003年5月9日,《中华人民共和国国务院令(第376号)――突发公共卫生事情应急法令》发布,要求树立突发事情应急陈述准则,在“发作或或许发作盛行症迸发、盛行”,以及“发现不明原因的集体性疾病”等状况后,各级政府要在接到陈述1小时之内,向国务院卫生行政主管部分陈述。

  2005年,国家投入116亿元,树立以疾病防备操控组织为中心的疾病防控体系,作为处理突发公共卫生事情的应急体系。

  “非典”之后,北京市各级疾控部分都开端针对突发公共卫生事情进行训练和演练。北京市卫计委疾控部分树立了一套24小时不间断工作的盛行症监测网络。2012年,北京市投入1.75亿元,为市区两级疾控组织配备仪器配备。

  在高福看来,一流的疾控,需求一流的科研作用来支撑,体现在与疾控有关的根底研讨和应用研讨上。

  说到石正丽,他开了个打趣:“咱们都叫她Bat Woman,蝙蝠女侠。”

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