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武汉病毒所石正丽:我只是个科学工作者

2020-04-12

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撰文:常熟理工李杰  

勘误:武汉病毒所石正丽

由于新冠病毒大爆发,病毒学研究被迫走出实验室,成为了大众餐前饭后的话题。严谨的实验科学被放大为社会新闻,这给病毒科学带来了极大的困扰!

任何领域的科学研究都不是一蹴而成的。根据某一实验现象发现的结果往往并不是问题的最终答案,但却是解决问题的关键步骤。只有根据各大实验室不断报道的最新结果,全世界的科学家才能齐心协力共同推进问题的最终解决。

大众新闻往往不具备足够的科学素养,当然更多是为了追求流量。他们看到某一公布的实验结果,为了迎合热点立即进行各种立场的解读宣传。这给当前新冠病毒的研究和科学家本人都带来了诸多困扰。我们从科学的角度报道科学家2019年的科研成果,希望可以引导更多目光关注科学本身。

石正丽研究员是我国著名的病毒学家。现任中国科学院武汉病毒研究所研究员、美国微生物科学院Fellow、武汉病毒所学术委员会主任、新发传染病研究中心主任、武汉国家生物安全实验室(四级)副主任、新发病毒学科组组长。

石正丽研究员团队主要以新发病毒病原学及其感染机理为主要研究方向,包括蝙蝠、啮齿动物等野生动物中新病毒的发现与鉴定、冠状病毒等重要动物源病毒的分子流行病学、遗传进化与跨物种感染分子机理研究;重要新发病毒的血清学与分子诊断技术的建立;蝙蝠抗病毒免疫研究。

在此,我们总结了2019年石正丽研究员团队在新发病毒病原学及其感染机理领域的研究成果(通讯作者文章),石正丽研究员团队成果主要分为以下三个部分:

一、病毒筛查

二、病毒血清学

三、综述

病毒筛查

1、Nature Microbiology:新型蝙蝠丝状病毒的发现和特征鉴定[1]

丝状病毒,尤其是埃博拉病毒(EBOV)和马尔堡病毒(MARV),其致病性强和致死率高,被归为生物安全四级病毒。先前研究结果证实蝙蝠是MARV的自然宿主,而Lloviu病毒(LLOV)和邦巴利病毒(BOMV)的发现表明蝙蝠可能携带有更多新型丝状病毒。在该文章中,中国科学院武汉病毒研究所石正丽研究员团队联合杜克-新加坡国立大学医学院王林发院士团队对新发现的一株蝙蝠丝状病毒(命名为:勐腊病毒,MLAV)进行了特征鉴定。

勐腊病毒的遗传鉴定 a. 不同丝状病毒的基因组结构;b.基于丝状病毒L蛋白的系统发育分析

通过高通量测序技术和传统PCR扩增了该病毒的基因组编码区序列,全长为18,330bp,同其他丝状病毒一样,该基因组顺序编码NP, VP35, VP40, GP, VP30, VP24和 L基因。在基因组水平,该病毒同已知丝状病毒相似度为32%-54%,基于国际病毒分类委员会的分类标准,该病毒属于丝状病毒科新属、新种,命名为滇丝病毒属(Dianlovirus)勐腊病毒种(MLAV)。

在遗传进化关系上,MLAV更接近于MARV,因为其GP基因不存在翻译移码。通过CRISPR-Cas9技术证实了MLAV同其他丝状病毒一样利用尼曼匹克C1(NPC1)为受体。基于最小基因组技术,证实了MLAV的复制酶系统可以同EBOV和MARV互换。同时MLAV的假病毒可以入侵多种宿主来源的细胞,表明MLAV存在跨种感染的风险。

2、Frontiers in Microbiology:肯尼亚啮齿动物和鼩鼱新型RNA病毒的分子检测和遗传特性研究[2]

大多数新发或者再现的人畜共患病的病原体是RNA病毒。啮齿动物和鼩鼱是多种人类病原体的宿主,如汉坦病毒、拉沙热病毒、副粘病毒等。尽管存在这些威胁,但人们对在肯尼亚啮齿动物和鼩鼱之间传播的病毒多样性知之甚少,这意味着这些小型哺乳动物爆发传染病的风险可能会被忽视。

该文章通过分子检测手段研究了在肯尼亚与人类有高潜在接触地区的啮齿动物和鼩鼱携带的RNA病毒多样性的监测结果。从138只啮齿动物和5只鼩鼱的粪便、尿液和组织中共采集617个样本,利用RT-PCR方法对这些样本中是否含有8个病毒科的病毒进行筛查。该研究中检测到的病毒多为新型毒株,部分属于含有重要人类病毒病原体的家族。

值得注意的是,一种新的沙粒病毒在Grammomys macmillani中被发现,这是首次在该动物上发现沙粒病毒。这些发现表明,需要在这些小型哺乳动物以及脆弱和暴露的牲畜和人类中继续监测病原体。这将有助于在肯尼亚等拥有丰富野生生物多样性的国家制定和实施有效的新发传染病预防和控制战略。

该研究在肯尼亚沿海地区、裂谷地区、西部地区三个代表地区进行了啮齿动物和鼩鼱携带RNA病毒的监测

3、PLOS Neglected Tropical Diseases:中国云南小型哺乳动物中温州哺乳动物沙粒病毒(WENV)病毒的感染情况调查[3]

在非洲和美洲,哺乳动物病毒与人类出血热疾病有关。最近一种新的哺乳动物沙粒病毒(Wenzhou mammareavirus, WENV)及其相关病毒,已在中国,柬埔寨和泰国被发现。在柬埔寨,这些病毒被怀疑与人类疾病有关。在中国,云南省以其丰富的动植物多样性而闻名,且与东南亚几个国家接壤。

因此,有必要了解与WENV相关的病毒或其他哺乳动物病毒在云南省是否普遍存在。研究结果表明与WENV相关的病毒在云南省的小型哺乳动物中有传播。

对5个病毒株的全基因组序列分析表明,这些病毒与在亚洲发现的WENV病毒密切相关,在WENV分支的系统发育树上形成一个独立的分支。在相关区域来调查这些病毒对公共卫生的影响至关重要。

该研究在云南省多个县市采集小型哺乳动物样本开展沙粒病毒监测

4、Viruses:菊头蝠中发现一个新的具有独特基因组特征的Alpha冠状病毒成员[4]

蝙蝠被认为是各种冠状病毒(CoVs)的天然宿主。其中一些已通过种间传播在人和家畜中引起疾病。考虑到蝙蝠冠状病毒、蝙蝠种类和种群的多样性,我们期望通过病毒监测发现更多的蝙蝠冠状病毒。

在本研究中,我们描述了蝙蝠alphaCoV (BtCoV/Rh/YN2012)中一个具有独特基因组特征的新成员。

在S基因和E基因之间发现了独特的基因ORF4a和ORF4b,而在N基因下游发现了ORF8基因。所有推测的基因均经反转录分析进一步证实。BtCoV/Rh/YN2012基因组3 ‘末端的一个独特基因ORF9,与SARS相关的冠状病毒ORF7a具有约30%的氨基酸同源性。

功能分析显示ORF4a蛋白质可以激活IFN-β生产,而ORF3a可以调节NF-κB生产。该研究结果扩大了对蝙蝠冠状病毒遗传多样性的认识。对蝙蝠病毒的持续筛查将有助于我们进一步了解蝙蝠在冠状病毒进化和传播中的重要作用。

不同株的蝙蝠冠状病毒BtCoV/Rh/YN2012与蝙蝠冠状病毒HKU10的基因组各个ORF位置比较

病毒血清学

1、Emerging Microbes & Infections:肯尼亚骆驼中发现MERS冠状病毒和HKU8相关冠状蛋白共感染的血清学证据[5]

单峰驼是各种冠状病毒的重要宿主,包括导致人类感染的中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)。在感染期间,冠状病毒基因组有规律地进行重组,正如在蝙蝠SARS相关冠状病毒中观察到的那样。

在这里,我们首次报道了肯尼亚MERS-CoV 囊膜刺突蛋白受体结合域(RBD)抗体阳性的骆驼血清中,只有一小部分对MERS-CoV核衣壳蛋白(N)呈阳性。

相比之下,其中许多样本含有抗蝙蝠HKU8相关冠状病毒(HKU8r-CoVs)N蛋白的抗体。在584个对MERS-CoV RBD呈阳性的骆驼样本中,我们发现只有48(8.22%)个样本对MERS-CoV N蛋白呈阳性。然而,我们在MERS-CoV RBD阳性、N蛋白阴性样本中却发现73例(12.5%)中有HKU8r-CoV N蛋白抗体阳性,而在同样的样本中仅发现3例(0.43%)HKU8r-CoV S1抗体阳性。

这些发现可能表明在骆驼中同时感染MERS-CoV和HKU8r-CoV。这也可能提高了重组冠状病毒在肯尼亚传播的可能性,该病毒具有MERS-CoV的S基因和HKU8r-CoV的N基因。

我们未能找到HKU8r-CoV或重组病毒的分子证据,但我们的发现应该能帮助其他研究者寻找到HKU8r-CoV或重组的分子证据。

大部分MERS-CoV刺突蛋白受体结合区(RBD)抗体阳性的骆驼血清中检测不到MERS-CoV的NP蛋白抗体。a. MERS-CoV RBD与NP蛋白抗体的ELISA筛查结果。b. 基于荧光素酶免疫沉淀系统(LIPS)的MERS NP蛋白抗体检测结果。c. Western blot验证NP抗体阳性/阴性的血清样本。

综述

1、Nature Reviews  Microbiology:致病性冠状病毒的起源与演化[6]

严重急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV)和中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)是21世纪初出现在人类体内的两种高传染性、致病性病毒。这两种病毒都可能起源于蝙蝠,而与SARS-CoV和MERS-CoV相关的遗传多样性冠状病毒在全球范围内的蝙蝠中被发现。

在这篇综述中,我们总结了目前关于这两种致病性冠状病毒的起源和演变的知识,并讨论了它们的受体使用;我们还强调了蝙蝠传播的冠状病毒的多样性和外溢潜力,最近猪急性腹泻综合征冠状病毒(SADS-CoV)对猪的外溢就是证据。

不同冠状病毒的基因组结构与编码蛋白示意图

参考文献

[1].Characterization of a filovirus (Měnglà virus) from Rousettus bats in China, Nature Microbiology

[2].Molecular Detection and Genetic Characterization of Novel RNA Viruses in Wild and Synanthropic Rodents and Shrews in Kenya, Frontiers in Microbiology

[3].Prevalence of Wenzhōu virus in small mammals in Yunnan Province, China, PLOS Neglected Tropical Diseases

[4].Characterization of a New Member of Alphacoronavirus with Unique Genomic Features in Rhinolophus Bats, Viruses

[5].Serological evidence of MERS-CoV and HKU8-related CoV co-infection in Kenyan camels, Emerging Microbes & Infections

[6].Origin and evolution of pathogenic coronaviruses, Nature Reviews Microbiology

本文来自:生命科学前沿

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