Monday, 9 March 2020

新研究发现新冠病毒两个亚型 与蝙蝠冠状病毒差异大

研究发现,新冠病毒有2个亚型,其中1个可能具有更强的传染力;它和蝙蝠病毒RaTG13在中性位点的差异为17%,相当于人与黑猩猩区别的14倍;它不太可能是广东穿山甲冠状病毒在近期发生重组而产生的

【财新网】(记者 徐路易)新冠病毒(SARS-CoV-2)的起源与演进是目前科学界重点关注的领域之一。中国学者分析了目前103个公开的新冠病毒基因组数据后发现,新冠病毒有2个亚型,其中1个亚型可能具有更强的传染力。目前没有发现新冠病毒各类毒株之间发生了基因重组。研究还发现,新冠病毒和蝙蝠冠状病毒RaTG13在中性位点的差异为17%,相当于人与黑猩猩区别的14倍。新冠病毒也不太可能是广东穿山甲冠状病毒在近期发生重组而产生的。

  该研究论文的题目为“关于新冠病毒的起源和持续进化的研究”,于3月3日发表在中国科学院主办的英文期刊《国家科学评论》(National Science Review)上,北京大学生命科学学院生物信息中心研究员陆剑与中国科学院上海巴斯德研究所研究员崔杰为该论文共同通讯作者。

  研究使用的103个新冠病毒基因组数据全部来源于公共数据库,研究发现,这些病毒株一共存在149个突变点,目前没有发现新冠病毒各类毒株之间发生了基因重组。

  该研究团队认为,在追溯新冠病毒的来源和中间宿主时,不仅要考虑全基因组序列的差异,还应该考虑中性位点(neutral site)的差异。中性位点是指突变不受自然选择压力影响的位点。与中性位点相比,非同义位点则会受到自然选择的影响。非同义突变还可以引起氨基酸的改变,如果发生了非同义突变的等位基因是有害的,在自然选择中就处于劣势,因而在群体中就会被淘汰。不区分不同类型的位点所进行的分析,可能造成人为使不同基因组的差异算出来更小。

  因此作者认为,更有意义的比较是比较基因组上中性位点的差异。研究表明,尽管目前从全基因组分析来看,新冠病毒和蝙蝠冠状病毒RaTG13之间的总体差异约不到4%,但两者在中性位点之间的差异为17%,相当于人与黑猩猩区别的14倍。

  另外,在新冠病毒的S蛋白受体结合域位置上有6个关键的氨基酸残基,此前有研究表明,这6个氨基酸残基与广东穿山甲体内发现的冠状病毒完全一样。但研究团队经过分析认为,新冠病毒不太可能是广东穿山甲冠状病毒在近期发生重组而产生的,这两者更有可能是偶然的趋同进化导致的结果。他们运用数学模型估算出,如果两者发生重组,那么也是在19.8年-55.4年之前发生的,而不太可能是近期发生的。

  研究还发现,103个病毒株中有101个可以根据碱基差异分为两个亚型——L型和S型。这两个亚型在第8782位和第28144位两处出现碱基差异,其中第8782位的变异属于同义突变,也就是片段中某个碱基对发生了改变但并不改变其所编码的氨基酸。两个亚型的区别在于病毒RNA基因组的第28144位,L型表现出“CT”单倍型,在第28144位是T碱基(对应亮氨酸,Leucine);而S型则表现出“TC”单倍型,在第28144位为C碱基(对应丝氨酸,Serine)。在101个可以分为这两类的样本中,研究团队发现L型约占70%,S型占30%。

  中科院一位生物信息学领域的研究员告诉财新记者,这两个点的突变十分有趣,首先它们应该是在早期就分型了,而两个分型又是高度相关的,也就意味着它们是同时突变的。研究员们一直想研究它的功能,但是这两个点中,第1个点(第8782位)的突变没有引起功能变化;第2个点的突变(第28144位)则能够引起氨基酸变化,但它在一个未知功能区,未知功能区也就意味着人们现在还不知道这个位点有什么功能。为了进一步明确L型和S型之间的关系,研究团队根据103个新冠病毒样本全基因组序列重构了进化树,发现L型和S型的明显区别。尽管L型是由S型进化而来的,但L型在所有样本中数量占比却远高于S型,这意味着L型新冠病毒在不同人之间传播更快、复制也更快,从而产生的变异也越多。但目前尚不清楚,L型是在人类中还是在中间宿主中从S型进化而来的,也不清楚L型是否比S型毒力更强。

  在全部样本中,绝大多数患者身上提取的病毒株的基因组第8782位和第28144位均只显示C碱基或T碱基,也就是说,他们只感染了L型或S型中的一个病毒亚型。但有两个患者例外:在1月21日从美国一位有过武汉旅行史的63岁女性患者体内分离出的病毒株,显示其可能同时感染了L型和S型新冠病毒。但她同时感染了L型和S型新冠病毒是不是因为她去过武汉,这一点也尚不清楚。另一例是1月28日从澳大利亚一位有过武汉旅行史的44岁男性患者体内分离出的病毒样本,也显示他至少感染了两种不同亚型的新冠病毒。

  研究团队比较了1月7日前后S型和L型所占比例的变化,发现L型在病毒株中的比例出现了下降,而S型的占比则上升了。既然L型比S型更具传播力,为什么在1月7日武汉疫情暴发后,L型出现的相对频率在其他地方要比S型低呢?研究团队认为,一种可能的解释是,自2020年1月以来,中国已采取了预防和控制措施。这些人为干预可能对L型这种传染性和致病性更强的亚型带来了明显的选择压力;另一方面,S型面临的选择压力可能较弱,导致其在新冠病毒中的相对丰度增加。

  因此,该研究团队提出一种假设,这两种亚型的新冠病毒可能因为其在病人身上表现出的流行病学特征不同,而经历了不同的选择压力。但该团队强调,这一分析仅仅是基于从不同位置和时间点收集的非常零散的新冠病毒基因组所做出的推测,需要结合更全面的基因组数据、流行病学数据以及病例的临床症状记录等,才能进一步检验这一假设。

  (财新记者赵今朝对本文亦有贡献)

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