“追蹤新冠病毒的起源,應該從與病原體無休止的戰斗中吸取教訓。”7月30日,在發表于中國科學院科技論文預發布平臺(ChinaXiv)的一項新研究中,中科院院士高福、中科院微生物所研究員王奇慧等寫道。
他們表示,了解新冠病毒如何、何時以及在何處從其天然宿主或者中間宿主傳播給人類,對于預防未來由冠狀病毒引發的疫情至關重要。以史為鑒,疫情的初始暴發地可能不是其起源地。同時,結合相關研究數據,他們認為全球多個地點都有可能是新冠病毒的起源地。
“戰疫”歷史的啟示
傳染病是對全球健康、經濟和安全的重大威脅。近年來,全球新發傳染病數量呈加速上升趨勢,出現諸如尼帕病毒、H5N1、H7N9等禽流感病毒,以及包含重癥急性呼吸綜合征(SARS)冠狀病毒、中東呼吸綜合征(MERS)冠狀病毒在內的多種冠狀病毒等。
“自SARS和MERS冠狀病毒流行之后,在實驗數據和病毒傳播規律的支持下,科學界已經普遍認為,下一次冠狀病毒的流行只是時間問題。”論文作者高福對《中國科學報》說,為有效改變這種趨勢,防止未來的新發傳染病,需要鑒定出新發現的病原體的源頭和中間宿主。
作者指出,以過去人類“戰疫”歷史為鑒,尋找新發現病毒的源頭和中間宿主,就要尋找一種與其親緣關系非常近,且存在于與其具有地理和生態聯系的物種中的病毒。
例如,在MERS冠狀病毒溯源的過程中,盡管從病毒序列和結構研究中推測蝙蝠是其源頭宿主,但始終未能從蝙蝠中檢測到滿足相關特征的完整病毒序列,因而不能定論MERS冠狀病毒源自蝙蝠。
相反,近年在中國出現的豬急性腹瀉綜合征(SADS)冠狀病毒,其源頭被迅速確定,原因是在疫情暴發地附近的山洞里發現蝙蝠攜帶與SADS病毒序列相似度達到98.48%的HKU2病毒。
“病毒溯源是一個復雜的科學問題,需要長期的研究和大量的數據積累。”中國疾病預防控制中心病毒病預防控制所研究員劉軍向《中國科學報》表示。
他舉例說,在過去的一個世紀,科學家對流感病毒的研究積累了海量數據,為新出現的流感病毒的溯源提供了大量的科學依據。基于這些龐大的數據和積累,當2009年出現H1N1大流行以及2013年出現人感染H7N9禽流感疫情時,科研人員才迅速地解析了病毒的源頭、進化方式和傳播途徑。
研究作者、中科院微生物所研究員施一提到,過去的病毒溯源研究提示我們“疫情的初始暴發地可能不是其起源地”。例如,在對艾滋病病毒(HIV)的溯源研究中,科學家們發現,雖然HIV首次于1983年在美國的病人體內被鑒定發現,但后來進一步回顧性研究表明,1959年非洲剛果民主共和國金沙薩地區的一名男性留存血樣中就已存在HIV。
為此,他們指出,新冠病毒溯源要吸取歷史經驗和教訓。首先,確定病毒的源頭需要尋找到具有相關地理和生態聯系的宿主;其次,需要積累大量的數據;再次,需要謹記暴發地不等于起源地。
這幾種動物或與新冠病毒的起源相關
“目前,全球范圍內已有不少對新冠相關冠狀病毒的研究,報道在中國、柬埔寨、日本、泰國、英國、保加利亞、肯尼亞等地都發現了新冠相關冠狀病毒。”文章第一作者、通訊作者王奇慧說。
她表示,這些新冠相關冠狀病毒均發現于菊頭蝠屬的蝙蝠,表明這類蝙蝠可能是新冠病毒的自然宿主。其中,與新冠病毒相似度最高的是蝙蝠冠狀病毒RaTG13,但是,序列方面,RaTG13與新冠病毒仍相差1100多個堿基,在結合受體的特征以及宿主范圍方面,RaTG13也與新冠病毒具有顯著差距,因此,不能說RaTG13是新冠病毒的源頭,而是RaTG13和新冠病毒可能有共同的祖先。
今年3月,中國—世界衛生組織(WHO)新冠病毒溯源聯合研究專家組發布的報告中對新冠病毒四種傳播路徑的假設進行分析,認為源自自然宿主直接溢出的可能性是“從可能到比較可能”;通過中間宿主引入的可能性更高,是“比較可能到非常可能”。此外,通過冷鏈/食品鏈引入的可能性是“可能”,而源自實驗室事件的可能性是“極不可能”。
作者總結表示,穿山甲是可能的中間宿主之一,原因是穿山甲中至少存在兩種新冠相關冠狀病毒GX/P2V/2017以及GD/1/2019。水貂也可能是中間宿主,它是唯一已知的暴發新冠疫情的動物,而且水貂中傳播的新冠病毒又發生了感染人事件,提示新冠病毒在水貂中的感染和傳播具有良好的適應性,因此水貂可能在新冠病毒的演化中發揮了作用。
證據指示應多點開展溯源研究
“新冠病毒從自然宿主到中間宿主的傳播,需要兩種宿主地理接近,并具有生態聯系。”王奇慧說,根據對新冠病毒自然宿主和中間宿主的分析,作者選取了菊頭蝠、穿山甲和水貂進行進一步分析,對新冠病毒的起源進行推測。
在這篇科技論文中,作者通過將98種菊頭蝠、8種穿山甲以及歐洲水貂的分布區域進行分析,發現菊頭蝠廣泛分布于整個歐亞大陸的南部,包括東南亞、中國南部、東亞、南亞、南歐,以及撒哈拉以南非洲。
穿山甲的主要分布范圍在東南亞、中國南部、南亞,以及撒哈拉以南非洲。野生歐洲水貂在整個歐洲都有分布。但由于水貂的主要群體是引自美國,作者認為,也需要考慮用于皮毛養殖的美洲水貂、以及在歐洲多國和中國北方存在的水貂養殖情況。
基于上述分析,他們認為,新冠病毒從源頭到中間宿主的傳播可能發生在多個地點,包括東南亞、中國南部、南亞、歐洲,以及撒哈拉以南非洲。此外,由于新冠相關冠狀病毒在以上多個地區的蝙蝠群體中傳播,這些病毒有可能在多地獨立進化。
“需要對以上相關地點的菊頭蝠、穿山甲和水貂群體的新冠相關冠狀病毒進行監測,才有可能找到新冠病毒的源頭。”王奇慧說。
通過對早期的新冠病毒序列進行進化分析,作者之一,中科院北京基因組所研究員陳華認為,新冠病毒的出現時間最有可能為2019年10月至12月之間;此外,對新冠病毒早期序列的分析還表明其主要存在兩類序列。而如果以RaTG13作為進化上的外群參照進行分析,可以發現武漢華南海鮮市場的新冠病毒屬于以上兩類序列中出現時間較晚的類型。因此,華南海鮮市場中的新冠病毒更可能來自于其他地方。
同時,作者指出,武漢作為一個國際化城市,在疫情之前世界各地的航班飛來這里,特別是東南亞地區的客運和貨運航班。其中,很多東南亞航班的出發地就有菊頭蝠、穿山甲,在菊頭蝠中還檢測出了新冠相關冠狀病毒。WHO報告也認為,通過冷鏈/食品鏈引入新冠病毒的可能性是存在的。由此可見,武漢在新冠肺炎疫情暴發之前就具有通過冷鏈引入新冠病毒的重大風險。
“正如對流感的溯源一樣,對新冠病毒的溯源是一項困難的工作,可靠的結論需要大量的工作,耐心、運氣和長期的研究。”王奇慧說,目前新冠病毒的溯源工作遠未到下結論的時候,需要更多的證據才能判定新冠病毒的源頭、中間宿主和傳播途徑。
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