2020-02-26
2019年12月底，爆發(fa)于湖(hu)北省(sheng)武(wu)漢市的(de)(de)(de)新型冠狀病毒(du)（簡稱“2019-nCoV”），與2003年的(de)(de)(de)SARS冠狀病毒(du)以及2012年的(de)(de)(de)MERS冠狀病毒(du)同屬于冠狀病毒(du)科(ke)β屬，由于其迅速的(de)(de)(de)傳播(bo)性和感染性引發(fa)社會廣(guang)泛關注。
冠狀病毒結構(gou)
當前，確定華(hua)南海鮮(xian)市場是不是唯一(yi)(yi)的發(fa)源地，對(dui)于尋找病毒(du)的來源，以及確定中(zhong)間宿(su)主，對(dui)疫情的控制和避免再(zai)次爆發(fa)具有至(zhi)關重要的意(yi)義。中(zhong)國科(ke)(ke)(ke)學院西雙版納熱帶植(zhi)物園聯合華(hua)南農業大(da)學和北京腦(nao)科(ke)(ke)(ke)中(zhong)心的科(ke)(ke)(ke)研人員一(yi)(yi)起收集了全(quan)世界(jie)各領域共享到GISAID EpiFluTM數據庫中(zhong)覆(fu)蓋了四(si)大(da)洲12個國家的93個新型冠狀病毒(du)樣本(ben)的基(ji)因(yin)組數據（截止2月12日），通(tong)過全(quan)基(ji)因(yin)組數據解析，追溯傳染(ran)源及擴散路徑。
研(yan)究發(fa)現，收到的(de)(de)93個樣本包(bao)含58種單倍(bei)(bei)型(xing)(xing)，可以(yi)歸(gui)納為五組（圖1），包(bao)括3個古老(lao)超(chao)級(ji)(ji)傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)者單倍(bei)(bei)型(xing)(xing)（H1,H3和H13）和2個新(xin)(xin)的(de)(de)超(chao)級(ji)(ji)傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)者單倍(bei)(bei)型(xing)(xing)（H56和mv2）；華南海鮮市場(chang)的(de)(de)新(xin)(xin)型(xing)(xing)冠狀病(bing)(bing)毒是(shi)從(cong)其他地方傳(chuan)(chuan)入進來，在市場(chang)中(zhong)發(fa)生快(kuai)速(su)傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)蔓延到市場(chang)之(zhi)外(wai)；同時，現擴散的(de)(de)病(bing)(bing)例至少來自于3個途(tu)經(jing)。新(xin)(xin)型(xing)(xing)冠狀病(bing)(bing)毒在2月12日(ri)之(zhi)前發(fa)生過(guo)2次(ci)明顯(xian)的(de)(de)種群擴張（分別是(shi)12月8日(ri)和1月6日(ri)）。
基于120個變(bian)異位點得到58種(zhong)單(dan)(dan)倍型（基因類(lei)型），單(dan)(dan)倍型演化關系顯(xian)示，單(dan)(dan)倍型H13和H38是(shi)比較“古老的(de)”單(dan)(dan)倍型，通(tong)過(guo)一個中(zhong)間(jian)載體（mv1，可(ke)(ke)能是(shi)一個祖先單(dan)(dan)倍型，可(ke)(ke)能是(shi)來自中(zhong)間(jian)宿主(zhu)或者“零號病(bing)(bing)人(ren)”）與(yu)蝙蝠冠狀病(bing)(bing)毒RaTG13關聯(lian)，并通(tong)過(guo)單(dan)(dan)倍型H3衍生(sheng)出了單(dan)(dan)倍型H1。與(yu)華南海(hai)鮮市(shi)場有關聯(lian)的(de)患(huan)者樣品單(dan)(dan)倍型都是(shi)H1及其(qi)衍生(sheng)的(de)單(dan)(dan)倍型H2，H8-H12（圖(tu)1,A），而一份武漢樣品單(dan)(dan)倍型H3與(yu)華南海(hai)鮮市(shi)場無關。可(ke)(ke)見(jian)，華南海(hai)鮮市(shi)場的(de)新型冠狀病(bing)(bing)毒是(shi)從(cong)其(qi)他地方傳(chuan)入進來，在市(shi)場中(zhong)發生(sheng)快速傳(chuan)播蔓延到市(shi)場之(zhi)外(wai)。另(ling)外(wai)，根據(ju)病(bing)(bing)患(huan)發病(bing)(bing)時間(jian)記錄和種(zhong)群擴張時間(jian)推斷，也印證了華南海(hai)鮮市(shi)場不是(shi)病(bing)(bing)毒發源地的(de)推論。
對“古老的”單倍型H13和H38的病毒樣品溯源發現分別是來自深圳的病患（廣東首例）和美國華盛頓州的病患（美國首例）。他們的旅行記錄表明應該都是2019年12月底至2020年1月初在武漢探親期間被感染的。現有武漢樣本中沒有檢測到H13和H38單倍型，可能是因為現有樣品主要采自幾家定點醫院，而且樣品采集時間局限于2019年12月24日和2020年1月5日。如果能在武漢其他醫院早期的病患檢測到這兩種單倍型，將對于尋找病毒來源非常有幫助。
圖1. 新型(xing)冠(guan)狀(zhuang)病(bing)毒58種(zhong)單(dan)倍型(xing)的(de)演(yan)(yan)化(hua)關(guan)系(xi)和(he)地(di)理分(fen)布格局（A，B），單(dan)倍型(xing)之間的(de)可能演(yan)(yan)化(hua)關(guan)系(xi)（C），以及新型(xing)冠(guan)狀(zhuang)病(bing)毒的(de)可能傳播和(he)擴(kuo)散(san)路線(xian)(D)。A和(he)B圓圈中的(de)數(shu)據是樣本(ben)數(shu)量(liang)。
根據(ju)新型冠狀病(bing)毒基因組數(shu)據(ju)推算1月(yue)(yue)之前的種(zhong)群擴張發生時(shi)間是12月(yue)(yue)8日，該結(jie)果暗示(shi)病(bing)毒可(ke)能(neng)在12月(yue)(yue)初，甚(shen)至11月(yue)(yue)下旬即已經開(kai)始有(you)人(ren)際(ji)傳播，隨(sui)后(hou)在華南海鮮市場加快(kuai)了人(ren)際(ji)傳播（圖2）。研究(jiu)推算2月(yue)(yue)份(fen)之前的種(zhong)群擴張時(shi)間在1月(yue)(yue)6日，這(zhe)個(ge)可(ke)能(neng)與元旦假期(qi)有(you)關聯。需要(yao)指出(chu)，這(zhe)一(yi)天國(guo)家(jia)疾控中心發布了2級(ji)應(ying)急響應(ying)。當時(shi)的預警(jing)起到了一(yi)些警(jing)示(shi)作用，公眾活動和出(chu)行都(dou)(dou)有(you)所(suo)減少。如果當時(shi)的警(jing)示(shi)能(neng)引起大眾更廣泛的重視，那么(me)1月(yue)(yue)份(fen)中下旬向(xiang)全(quan)國(guo)和全(quan)球蔓延(yan)的病(bing)例會有(you)所(suo)降低。研究(jiu)人(ren)員進一(yi)步確認我國(guo)其他9個(ge)省(sheng)區和其他11個(ge)國(guo)家(jia)的感染病(bing)例基本(ben)都(dou)(dou)是從武(wu)漢直(zhi)接(jie)或(huo)者間接(jie)輸入而來。
圖2. 新型(xing)冠狀病毒單倍型(xing)的樣品(pin)采集時間情況(kuang)。紅色圈的樣品(pin)是確(que)認(ren)與(yu)華(hua)南海鮮市(shi)場有關；藍(lan)色圈的樣本確(que)認(ren)與(yu)海鮮市(shi)場無關。
根(gen)據新型(xing)冠狀(zhuang)病(bing)(bing)(bing)毒基(ji)因組數據推算(suan)1月(yue)之前的種(zhong)群擴張發生時間(jian)是12月(yue)8日(ri)(ri)，該結果暗示病(bing)(bing)(bing)毒可能(neng)在12月(yue)初，甚(shen)至11月(yue)下旬即已(yi)經開(kai)始有(you)人(ren)際傳播(bo)，隨后在華南(nan)海鮮市場加快了人(ren)際傳播(bo)（圖2）。研(yan)究推算(suan)2月(yue)份(fen)之前的種(zhong)群擴張時間(jian)在1月(yue)6日(ri)(ri)，這個(ge)可能(neng)與元旦假期有(you)關聯。需要指出(chu)，這一(yi)(yi)天國家疾控中(zhong)心發布了2級(ji)應急響(xiang)應。當時的預警(jing)起到了一(yi)(yi)些(xie)警(jing)示作用，公眾活動(dong)和出(chu)行都有(you)所減少(shao)。如果當時的警(jing)示能(neng)引起大(da)眾更廣泛的重(zhong)視，那么1月(yue)份(fen)中(zhong)下旬向全國和全球蔓(man)延的病(bing)(bing)(bing)例(li)會有(you)所降低。研(yan)究人(ren)員進一(yi)(yi)步確認我國其(qi)他9個(ge)省區(qu)和其(qi)他11個(ge)國家的感染病(bing)(bing)(bing)例(li)基(ji)本都是從武漢直接或者間(jian)接輸入而來。
研究(jiu)人(ren)員(yuan)發(fa)現(xian)新(xin)型(xing)(xing)冠(guan)狀病毒基(ji)因(yin)組(zu)(zu)沒(mei)有發(fa)生重組(zu)(zu)事(shi)件，93個基(ji)因(yin)組(zu)(zu)之間有120核苷酸(suan)發(fa)生了突變（0.41%序列長(chang)度），并均勻分散在10個編碼區（χ2=1.958, df=9, P=0.99）。120個突變的(de)(de)核苷酸(suan)關聯了119個氨(an)基(ji)酸(suan)密(mi)碼子，其中(zhong)79個密(mi)碼子 (65.83%)改(gai)(gai)變了氨(an)基(ji)酸(suan)類型(xing)(xing)，并有42個(53.17%)氨(an)基(ji)酸(suan)理(li)化(hua)(hua)性(xing)質(zhi)都被改(gai)(gai)變（圖(tu)3）。這些氨(an)基(ji)酸(suan)類型(xing)(xing)以及理(li)化(hua)(hua)性(xing)質(zhi)改(gai)(gai)變是否會影(ying)響新(xin)型(xing)(xing)冠(guan)狀病毒的(de)(de)活性(xing)暫不清楚，需要其他蛋白組(zu)(zu)學(xue)和結構(gou)生物學(xue)方(fang)面(mian)的(de)(de)專業人(ren)士進行驗證。本研究(jiu)是版(ban)納植物園綜合保護中(zhong)心生物多樣性(xing)研究(jiu)組(zu)(zu)的(de)(de)科研人(ren)員(yuan)利用其在系統與(yu)演(yan)化(hua)(hua)領域的(de)(de)專長(chang)開(kai)展(zhan)的(de)(de)，本研究(jiu)提(ti)到(dao)(dao)單(dan)倍型(xing)(xing)演(yan)化(hua)(hua)關系分析方(fang)法可(ke)以結合到(dao)(dao)傳(chuan)染(ran)病學(xue)研究(jiu)中(zhong)，對(dui)于尋找傳(chuan)染(ran)源，以及精確(que)的(de)(de)傳(chuan)播和擴散方(fang)向能提(ti)供非常(chang)重要的(de)(de)信息。
圖3. 120個變(bian)(bian)異位點在(zai)8個編碼區的分(fen)布(bu)情況。統計類型包(bao)括替換(huan)或替代（左(zuo)上角(jiao)(jiao)），密(mi)碼子位置1-3（右上角(jiao)(jiao)），同(tong)義突變(bian)(bian)或非同(tong)義突變(bian)(bian)（左(zuo)下角(jiao)(jiao)），和氨基酸性質（右下角(jiao)(jiao)）。
總之一句話：根據基因組分析(xi)，新冠病毒的(de)源頭(tou)并不(bu)在華(hua)南海鮮市場，其源頭(tou)究竟在哪？還(huan)需要(yao)繼續(xu)追蹤。
（來源中國科學院西雙版納熱帶植物(wu)園科技外事處）
中(zhong)華民族歷(li)史上經歷(li)過很多磨難(nan)，但(dan)從(cong)來沒有(you)被壓垮(kua)過，而是愈(yu)挫愈(yu)勇，不(bu)斷在磨難(nan)中(zhong)成長(chang)、從(cong)磨難(nan)中(zhong)奮(fen)起。針對冠狀病毒，相信我(wo)們也終(zhong)究可以打贏這場戰(zhan)“役”，沒有(you)一個(ge)冬天不(bu)可逾越(yue)，沒有(you)一個(ge)春天不(bu)會來臨(lin)。
派森(sen)諾生物(wu)可提(ti)供病(bing)(bing)毒(du)（DNA/RNA病(bing)(bing)毒(du)）全(quan)基(ji)(ji)因組測(ce)序服務，基(ji)(ji)于高(gao)通量測(ce)序技術(shu)，獲(huo)得病(bing)(bing)毒(du)基(ji)(ji)因組的(de)圖譜信息，并在結構基(ji)(ji)因組學、比較基(ji)(ji)因組學層(ceng)面通過(guo)差異分析(xi)(xi)、同源基(ji)(ji)因分析(xi)(xi)、共線性分析(xi)(xi)、物(wu)種(zhong)進(jin)化分析(xi)(xi)等手段探究病(bing)(bing)毒(du)的(de)性質，為病(bing)(bing)毒(du)的(de)溯(su)源和(he)進(jin)化研究提(ti)供證據。
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