客观日本

东京大学从日本的蝙蝠体内检测出新冠病毒的近缘病毒

2020年11月09日 生物医药

本文根据东京大学科研成果发布资料编译而成

引起新冠病毒感染症(COVID-19)的严重急性呼吸综合征新型冠状病毒(SARS-CoV-2) 的自然宿主被认为是菊头蝠属蝙蝠。研究人员此前已经从中国的马铁菊头蝠体内发现了SARS-CoV-2的近缘病毒。不过一直不清楚SARS-CoV-2的近缘病毒在中国以外的地区分布情况及病毒特性等。

东京大学研究生院农学生命科学研究科兽医学专业的村上晋副教授和堀本泰介教授等人组成的研究团队,从栖息在日本的一种菊头蝠属蝙蝠——角菊头蝠体内检测出了在遗传学上与SARS-CoV-2属于近缘的病毒。研究团队分析该病毒对细胞的吸附和入侵过程后认为,这种病毒不会感染人类。

此次,研究团队从栖息在日本的角菊头蝠体内检测出了冠状病毒基因(Rc-o319),另外还确定了病毒基因组的全长序列,并解析了进化系统树,发现Rc-o319与SARS-CoV和SARS-CoV-2同属于乙型冠状病毒支系B(Sarbecovirus),尤其是与SARS-CoV-2在遗传上属于近缘(图1)。

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图1:日本检测出来的SARS-CoV-2相关蝙蝠冠状病毒的进化树
利用病毒基因组的全长序列制作了系统树。此次检测出的病毒(Rc-o319)用红字表示。可以看出,Rc-o319与SARS-CoV-2在遗传上属于近缘。从中国的果子狸(绿色)体内也检测出了近缘病毒。

为推测Rc-o319感染人类的可能性,研究团队调查了该病毒的刺突(S)蛋白能否与人体的ACE2受体(负责SARS-CoV和SARS-CoV-2吸附及入侵细胞的受体)结合的情况。首先,将S蛋白中的两处结合基序(RBM)与其他乙型冠状病毒支系B病毒进行比较发现,包括位于其中一处RBM的氨基酸缺失位点在内,Rc-o319中参与结合位点的氨基酸与SARS-CoV和SARS-CoV-2大不相同,另外,与已知可与人体ACE2结合的其他蝙蝠源乙型冠状病毒支系B病毒相比也有很大差异(图2)。

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图2:Rc-o319的受体结合基序
比较了SARS-CoV-2和SARS-CoV及其相关冠状病毒的ACE2结合区域(RBM)的氨基酸序列。在与人体ACE2的结合中发挥重要作用的区域用方框圈了起来。另外,红色圆圈表示SARS-CoV-2和SARS-CoV中与人体ACE2结合的位点的氨基酸。可以看出,此次检测到的Rc-o319在对与人体ACE2的结合很重要的区域之一存在缺陷。此外,对与人体ACE2的结合很重要的氨基酸残基大多都与SARS-CoV-2和SARS-CoV不同。

不过,两处RBM均存在严重的氨基酸缺失,而且结合位点的氨基酸序列也不同于无法与人体ACE2结合的其他蝙蝠的乙型冠状病毒支系B病毒,因此不能排除Rc-o319的S蛋白与人体ACE2结合的可能性。于是,研究团队利用水疱性口炎病毒的假型病毒系统,解析了Rc-o319能否利用人类的ACE2受体感染细胞(图3)。

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图3:利用假型病毒的Rc-o319的感染性
研究团队制作了具备Rc-o319、SARS-CoV或SARS-CoV-2的S蛋白水疱性口炎病毒假型病毒(Rc-o319 S、SARS-CoV S、SARS-CoV-2 S),使其分别感染表达人类ACE2受体和蝙蝠ACE2受体的细胞。具备Rc-o319的S蛋白的假型病毒大量感染了表达宿主角菊头蝠(R. cornutus)的ACE2的细胞,但人类(human)的ACE2表达细胞和源自其他马铁菊头蝠种的ACE2表达细胞(R. ferrumequinum,R. sinicus)则基本没有被感染。

结果显示,具备Rc-o319的S蛋白的假型病毒感染了表达其宿主角菊头蝠(R. cornutus)的ACE2的细胞,但几乎没有感染表达人类ACE2的细胞。因此认为,Rc-o319感染人类的可能性非常低。

今后,为调查该病毒变异成能够感染人类病毒的可能性,需要更加详细地解析该病毒在日本的具体分布情况,以及对可能成为中间宿主的蝙蝠以外的动物的感染性能。

论文信息
题目:Detection and characterization of bat sarbecovirus phylogenetically related to SARS-CoV-2, Japan
期刊:Emerging Infectious Diseases
DOI:10.3201/eid2612.203386
URL:wwwnc.cdc.gov/eid/article/26/12/20-3386_article

日语发布资料

编译:JST客观日本编辑部