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今日Nature:如同SARS,中國致命豬瘟病毒又源自蝙蝠!

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導 讀

2002年,冠狀病毒(SARS-CoV)引起的非典型肺炎病例在中國南方出現,導致8000多人感染、774人死亡(相關報道見:http://www.who.int/csr/sars/en/)。SARS事件證明了冠狀病毒能夠在人體內引起致命疾病。之後相關研究將蝙蝠鑒定為SARS冠狀病毒的儲庫,顯示這種病毒很可能起源於蝙蝠,進一步表明蝙蝠是高致死性人畜共患病毒的重要宿主,譬如亨德拉、尼帕、埃博拉病毒和馬爾堡病毒。

2016年-2017年間,在距離SARS病例出現地點約100公里的清遠市養豬場,爆發了一系列致命豬病疫情。病豬出現了嚴重的急性腹瀉、急性嘔吐,導致新生仔豬體重迅速降低,受感染的仔豬在發病後2-6天死亡,受感染的母豬只有輕微的腹瀉,大多數母豬在兩天內恢復。其中,五天或更小的仔豬的死亡率高達90%,八天以上的仔豬死亡率降至5%。

今天,《自然》在線發表了我國學者的最新相關研究。石正麗、童貽剛、馬靜雲、王林發及研究團隊發現了導致這種豬急性腹瀉綜合症(SADS)疫情的源頭——一種新型的HKU2相關冠狀病毒,它的基因組與一種蝙蝠攜帶的冠狀病毒的基因組相似。這種蝙蝠冠狀病毒是研究者於2016年在某個養豬場附近的蝙蝠洞穴里分離出來的。

2016年,豬病疫情爆發後,工作人員在死亡仔豬的腸內發現了豬流行性腹瀉病毒(PEDV,一種冠狀病毒)。2017年1月12日以後,疫情仍在加劇,然而卻無法在死亡仔豬中檢測到PEDV,同時也未檢測到其他病毒,表明引起疫情的是一種新型致病病毒,研究者將其稱作SADS-CoV。隨後,在該農場20-150公里範圍內的另外三個養豬場內也出現了類似疫情。截至2017年5月2日之前,這種疾病在這四個農場共造成24693頭仔豬的死亡。之後疫情得到隔離控制。

為了鑒定潛在的病原體,研究者收集了患病仔豬的小腸樣品,通過使用新一代測序(NGS)技術進行宏基因組學分析。結果顯示,在四個農場的樣本中均檢測到了序列相同的SADS-CoV病毒。

通過針對核衣殼基因的qPCR檢測,研究者在患病仔豬和母豬中檢測到SADS-CoV,在健康豬及未出現疫情農場的樣本中沒有檢測到該病毒。結果顯示,SADS-CoV病毒在仔豬中的複製率高於母豬。與其他豬腸道冠狀病毒一樣,該病毒具有侵襲小腸組織的特異傾向。

通過血清學檢測,研究者發現,恢復期的母豬感染後三周內SADS-CoV呈陽性。為了查明是否存在人畜共患的可能性,研究者使用相同的螢光素酶免疫沉澱系統方法,分析了35名與病豬緊密接觸的農場工人的血清樣品,並沒有檢測到該病毒。

為了明確病毒的傳播路徑,研究者篩選了2013年至2016年期間在廣東省七個不同地點收集的591個蝙蝠肛拭子,發現有9.8%的樣本含有類SADS-CoV病毒,這些樣本來自同為SARS冠狀病毒天然宿主的菊頭蝠。通過比對蝙蝠攜帶的病毒基因組與SADS-CoV基因組,研究者發現二者具有96%至98%的相似度。

為了明確病毒的進化關係,基於病毒基因組的系統發生分析結果顯示,蝙蝠攜帶的病毒具有高度的遺傳多樣性,與其宿主之間有強大的協同進化關係。

蝙蝠來源病毒和SADS-CoV病毒的基因組及系統發生分析

然而,分子時鐘分析未能建立基因組序列分歧與採樣日期之間的正向關聯。因此,研究者推測該病毒可能多次從蝙蝠傳給豬,也可能一次傳給豬之後經過基因重組擾亂了分子時鐘。

為了進一步明確疫情確實是由該病毒導致,研究者進行了動物感染實驗。其中,一項實驗是將感染了SADS-CoV的腸組織勻漿應用於實驗仔豬,另一項實驗是用培養的SADS-CoV分離株感染健康仔豬。結果顯示,受感染的所有仔豬均出現水樣腹瀉、體重迅速減輕和腸道損傷(實驗終止後安樂死後測定)。組織病理學檢測顯示,受感染仔豬中的小腸絨毛顯著萎縮,小腸上皮細胞中觀察到了病毒蛋白。

受SADS-CoV病毒感染的豬小腸的病理學檢測結果

隨著類似傳染疾病的不斷爆發,該研究表明,理解蝙蝠和其他野生動植物攜帶的病毒多樣性相當重要。相關部門應積極監控蝙蝠及其他野生動物中的病毒性感染,尤其是在新興疾病出現的熱點地區(譬如中國南方),對獸醫衛生、公共衛生和全球經濟具有重要意義。

採訪實錄

以下是石正麗、童貽剛、馬靜雲、王林發四位作者訪談內容。

問:目前很多疫病初期癥狀很相似,我們如何能準確判定該疫情有潛在高危性呢?

答:目前來看,新發傳染病的檢測需往前移,建立很好的預防檢測機制,並且這個工作需要全球範圍科學家一起合作去了解自然界動物攜帶的病毒,評估傳染到人類的可能性,早期建立預警和預防。這次能這麼快也得益與前十年的積累,目前也有很多病毒學的研究計劃,旨於盡早建立模型,進行長期的跟蹤監測。

問:本次發現的冠狀病毒的傳播途徑是什麼呢?

答:由於病毒在腸道裡面增殖,所以主要是糞便污染傳播。疾病暴發後在豬場周圍的確觀察到有蝙蝠飛翔,這些豬場是建在山丘傍邊,推測附近有蝙蝠聚集地。

問:為什麼該病毒在空腸部分更集中繁殖呢?

答:因為這個部位的病毒受體表達量是最多的。

問:我們知道這一次疫情的發現和控制速度非常之快,那麼請問從歷史上講一下這一次的速度相對快了多少?

答:我們可以和SARS做比。這一次發現很大的意義在於其病發動力學和SARS很接近,也是從蝙蝠來的。SARS從2003年10月發現病例到找到病原經歷了5、6個月。直到多方合作發現病毒來源於蝙蝠已經到了2005年,跨度達到18-24個月。這一次從看到病例後,2月內我們就搞清楚了所有問題,2003年到2017年,這是將近10倍的增幅。這得益於四個方面1)團隊合作和團隊之間的了解,才能很好的技術互補;2)備戰意識,戰勝傳染病就像戰爭反恐,在還未擴大時及時防控;3)人才的培養,年青一代地貢獻也非常重要;4)先進技術的利用,建立新的研究方法,及時控制疫情。

問:SARS的源頭是蝙蝠,這次的源頭也是蝙蝠,有什麼內在原因嗎?如果食用了帶該病毒的豬有什麼後果?

答:這與蝙蝠是唯一一種飛行的哺乳動物有關,為了適應飛行,他的很多免疫防禦系統為了適應飛行變異的和普通陸地上的哺乳動物不一樣了,他的免疫系統可以與很多病毒共生。這是一個很大的命題,還有很多研究正在進行中。目前這個病毒還不能感染人,理論上對人無害。其次高溫烹調可以破壞病毒,所以人食用了不會有什麼風險。目前血清學證據也還沒發現人能感染該病毒,但是細胞學上看還是能感染一些人的細胞,所以還是有一定風險感染到人的。

問:病毒的變異非常快,對於疫苗和藥物的研發等速度的不匹配有什麼解決方式嗎?

答:這個有兩方面,1)從病毒方向看,我們需要找到廣譜的抗病毒機制,2)我們需要研究機體對病毒的反應,其實很少有病毒殺了我們,都是自己殺自己,要研究機體的免疫反應,研究的藥物可以針對機體進行,達到感染不發病的目的。就像蝙蝠的免疫一樣,攜帶而沒有發病。


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