Nature Microbiology：為什么有些病毒比其他病毒具有更大的“大流行潛力”？

來(lái)源：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2024-08-01 13:27:00【大中小】

摘要：與SARS-CoV-2最接近的兩種已知近親的一對(duì)蝙蝠冠狀病毒——盡管在基因上與引起covid -19的病毒相似，但可能在人群中傳播不良。

耶魯大學(xué)的一項(xiàng)新研究顯示，與SARS-CoV-2最接近的兩個(gè)已知親戚——老撾研究人員發(fā)現(xiàn)的一對(duì)蝙蝠冠狀病毒——盡管在基因上與引起covid -19的病毒相似，但可能在人群中傳播不良。

7月29日發(fā)表在《自然微生物學(xué)》(Nature Microbiology)雜志上的這一發(fā)現(xiàn)為解釋為什么有些病毒比其他病毒具有更大的“大流行潛力”以及研究人員如何在病毒傳播之前識(shí)別出具有大流行潛力的病毒提供了線索。

圖1 嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合征冠狀病毒2型相關(guān)蝙蝠病毒逃避人類(lèi)固有免疫，但缺乏有效的傳播能力

一種病毒要引起大流行，它需要能夠在人與人之間傳播，進(jìn)入人體細(xì)胞，避開(kāi)人體的防御系統(tǒng)，并引起疾病。導(dǎo)致COVID-19大流行的SARS-CoV-2病毒已經(jīng)能夠做到這一切。但目前還不清楚為什么它如此有效。

“我們不知道是什么讓一種病毒具有大流行的潛力，這些蝙蝠菌株在基因上與SARS-CoV-2相同97%，我們認(rèn)為，因?yàn)樗鼈兪且阎牟《咀罱咏挠H戚，它們的表型行為——或者它們感染和引起疾病的方式——將與SARS-CoV-2相似。但我們發(fā)現(xiàn)事實(shí)并非如此。”Mario Peña-Hernández說(shuō)。

雖然蝙蝠冠狀病毒能夠有效地進(jìn)入一些人類(lèi)細(xì)胞并逃避防御系統(tǒng)(通常比SARS-CoV-2更好)，但它們并沒(méi)有在倉(cāng)鼠之間很好地傳播或傳播，而是在小鼠中引起了更輕微的疾病。

Peña-Hernández說(shuō):“這些發(fā)現(xiàn)告訴我們，我們不能僅僅從基因組中判斷哪些病毒株有能力制造一場(chǎng)大流行。”

在這項(xiàng)研究中，研究人員使用了這兩種蝙蝠冠狀病毒的副本，并測(cè)試了它們感染實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的人類(lèi)呼吸道細(xì)胞和嚙齒動(dòng)物的能力。這項(xiàng)工作是在該大學(xué)最高的生物安全標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行的。(具體而言，試驗(yàn)是在生物安全3+級(jí)下進(jìn)行的，要求包括限制進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，配備專(zhuān)門(mén)的個(gè)人防護(hù)設(shè)備和呼吸器，并在負(fù)壓設(shè)施的生物防護(hù)柜中進(jìn)行實(shí)驗(yàn))。

研究人員發(fā)現(xiàn)，雖然這兩種蝙蝠冠狀病毒可以有效地感染從人類(lèi)支氣管(連接氣管和肺的氣道)中分離出來(lái)的細(xì)胞，但它們?cè)诒亲蛹?xì)胞中復(fù)制得不好。

“了解這一點(diǎn)很重要，因?yàn)榇蠖鄶?shù)病毒傳播可能發(fā)生在鼻子里。這些病毒不會(huì)像SARS-CoV-2那樣在鼻子中復(fù)制，這可能是它們無(wú)法在動(dòng)物模型中傳播的一個(gè)重要指標(biāo)。”

人體有兩種類(lèi)型的免疫保護(hù):先天免疫——一種廣泛的、普遍的、第一道防線——和適應(yīng)性免疫，它隨著時(shí)間的推移而發(fā)展，可以防止個(gè)人已經(jīng)接觸過(guò)的更具體的病原體。先天免疫對(duì)人們可能沒(méi)有適應(yīng)性免疫的新型病毒尤其重要。在這項(xiàng)研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，這兩種蝙蝠冠狀病毒能夠逃避某些對(duì)抗感染的先天免疫分子。

圖2 BANAL-236尖峰NTD與SARS-2和BANAL-52不同

該研究的資深作者Wilen說(shuō):“因此，病毒可以感染氣道細(xì)胞，避開(kāi)人體的防御，但它們?nèi)匀粺o(wú)法在動(dòng)物之間傳播。SARS-CoV-2可以逃避先天免疫并傳播，所以這向我們表明，這些蝙蝠冠狀病毒缺乏SARS-CoV-2所擁有的東西。”

這些病毒缺少的一個(gè)東西是被稱(chēng)為“furin切割位點(diǎn)”的分子位。在SARS-CoV-2和其他一些病毒中，病毒的刺突蛋白可以被一種叫做furin的酶切斷，以便病毒有效地進(jìn)入人體細(xì)胞。先前的研究發(fā)現(xiàn)，缺乏該位點(diǎn)的突變版本的SARS-CoV-2不太容易傳播，導(dǎo)致的疾病不那么嚴(yán)重。在這項(xiàng)新研究中，研究人員還發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有這個(gè)切割位點(diǎn)的SARS-CoV-2在鼻細(xì)胞中不能很好地復(fù)制，就像這兩種蝙蝠冠狀病毒一樣。在倉(cāng)鼠中，缺乏furin裂解位點(diǎn)的病毒很快就會(huì)被那些有furin裂解位點(diǎn)的病毒打敗。

研究人員說(shuō)，病毒是否有這種分裂位點(diǎn)可能是在尋找病毒威脅時(shí)需要注意的一個(gè)特征。然而，該病毒家族的其他病毒特征也可能具有傳播或致病的潛力。他們說(shuō)，這突出了在實(shí)驗(yàn)室研究這些病毒以確定這些特征的重要性。例如，病毒在鼻腔細(xì)胞中的復(fù)制程度也可以作為評(píng)估其傳播能力的一個(gè)指標(biāo)。

總體而言，研究結(jié)果表明，這兩種蝙蝠冠狀病毒對(duì)人類(lèi)構(gòu)成的威脅較小，盡管這些病毒或類(lèi)似病毒的微小遺傳變化可能會(huì)進(jìn)化并顯著增加大流行的風(fēng)險(xiǎn)。然而，即使病毒確實(shí)傳播給人類(lèi)，研究人員發(fā)現(xiàn)，針對(duì)SARS-CoV-2的適應(yīng)性免疫也具有保護(hù)作用;從接種過(guò)SARS-CoV-2疫苗或以前感染過(guò)SARS-CoV-2的人身上采集的血清樣本中和了這些病毒。

“但了解病毒是否有可能在人與人之間傳播是很重要的。”

“因?yàn)槿绻幸惶煳覀兇_實(shí)發(fā)現(xiàn)了一種具有傳染性且與SARS-CoV-2足夠不同的病毒，以至于我們對(duì)它沒(méi)有免疫力，那么我們就可以制造疫苗和其他策略來(lái)對(duì)抗它。我們可以有一個(gè)良好的開(kāi)端。”

參考資料

[1] SARS-CoV-2-related bat viruses evade human intrinsic immunity but lack efficient transmission capacity