颠覆性发现!华南海鲜市场,可能并非新冠病毒发源地?

2020-02-24
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导语:华南海鲜市场的新型冠状病毒可能是从其他地方传入进来,在市场中发生快速传播蔓延到市场之外。

2019年12月在湖北武汉爆发了一种新型冠状病毒所致的肺炎(现称COVID-19),新型冠状病毒爆发已两个多月,确定华南海鲜市场是不是唯一的发源地,对于寻找病毒的来源,以及确定中间宿主,对疫情的控制和避免再次爆发具有至关重要的意义。


1月26日,国际顶尖学期刊《Science》杂志刊发了一篇报道:Wuhan seafood market may not be source of novel virus spreading globally,该文章指出新型冠状病毒发源地或另有其“地”,对武汉华南海鲜市场是否为新型冠状病毒发源地发起挑战!


美国斯克里普斯研究所的进化生物学家Kristian Anderson分析了27个武汉新型冠状病毒基因组序列,以求寻找病毒源头,他的研究发现病毒源头最早可能在10月1日出现。换而言之,新型冠状病毒很可能源自其他地方,随后转播到华南海鲜市场,才引发了后续的大规模集中爆发。


北京首都医科大学曹彬教授也支持这一看法,他说道:“现在看来,很明显,华南海鲜市场并不是该病毒的唯一来源。但说实话,我们现在还不知道病毒是从哪里来的。”


近日,中国科学院西双版纳热带植物园联合华南农业大学和北京脑科中心的科研人员,一起收集了全世界各领域共享到GISAID EpiFluTM数据库中覆盖了四大洲12个国家的93个新型冠状病毒样本的基因组数据(截止2月12日),通过全基因组数据解析,追溯传染源及扩散路径。


该研究发现,收到的93个样本包含58种单倍型,可以归纳为五组(如下图),包括3个古老超级传播者单倍型(H1, H3和H13)和2个新的超级传播者单倍型(H56和mv2);华南海鲜市场的新型冠状病毒是从其他地方传入进来,在市场中发生快速传播蔓延到市场之外;同时,现扩散的病例至少来自于3个途径。新型冠状病毒在2月12日之前发生过2次明显的种群扩张(分别是12月8日和1月6日)。


图1. 新型冠状病毒58种单倍型的演化关系和地理分布格局(A,B),单倍型之间的可能演化关系(C),以及新型冠状病毒的可能传播和扩散路线(D)。A和B圆圈中的数据是样本数量。


华南海鲜市场的新冠病毒

是从其他地方传入的


基于120个变异位点得到58种单倍型(基因类型),单倍型演化关系显示,单倍型H13和H38是比较“古老的”单倍型,通过一个中间载体(mv1,可能是一个祖先单倍型,可能是来自中间宿主或者“零号病人”)与蝙蝠冠状病毒RaTG13关联,并通过单倍型H3衍生出了单倍型H1。与华南海鲜市场有关联的患者样品单倍型都是H1及其衍生的单倍型H2,H8-H12,而一份武汉样品单倍型H3与华南海鲜市场无关。


可见,华南海鲜市场的新型冠状病毒是从其他地方传入进来,在市场中发生快速传播蔓延到市场之外。另外,根据病患发病时间记录和种群扩张时间推断,也印证了华南海鲜市场不是病毒发源地的推论。


对“古老的”单倍型H13和H38的病毒样品溯源发现分别是来自深圳的病患(广东首例)和美国华盛顿州的病患(美国首例)。他们的旅行记录表明应该都是2019年12月底至2020年1月初在武汉探亲期间被感染的。


现有武汉样本中没有检测到H13和H38单倍型,可能是因为现有样品主要采自几家定点医院,而且样品采集时间局限于2019年12月24日和2020年1月5日。如果能在武汉其他医院早期的病患检测到这两种单倍型,将对于寻找病毒来源非常有帮助。

新型冠状病毒单倍型的样品采集时间情况。红色圈的样品是确认与华南海鲜市场有关;蓝色圈的样本确认与海鲜市场无关。


新冠病毒在2月12日之前

发生过2次明显的种群扩张


根据新型冠状病毒基因组发生重组时间推算1月之前的种群扩张发生时间是12月8日,该结果暗示病毒可能在12月初,甚至11月下旬即已经开始有人际传播,随后在华南海鲜市场加快了人际传播。


研究推算2月份之前的种群扩张时间在1月6日,这个可能与元旦假期有关联。需要指出,这一天国家疾控中心发布了2级应急响应。当时的预警起到了一些警示作用,公众活动和出行都有所减少。如果当时的警示能引起大众更广泛的重视,那么1月份中下旬向全国和全球蔓延的病例会有所降低。研究人员进一步确认我国其他9个省区和其他11个国家的感染病例基本都是从武汉直接或者间接输入而来。


新冠病毒基因组

尚未发生重组事件


研究人员发现新型冠状病毒基因组没有发生重组事件,93个基因组之间有120核苷酸发生了突变(0.41%序列长度),并均匀分散在10个编码区(χ2=1.958, df=9, P=0.99)。120个突变的核苷酸关联了119个氨基酸密码子,其中79个密码子 (65.83%)改变了氨基酸类型,并有42个(53.17%)氨基酸理化性质都被改变。


120个变异位点在8个编码区的分布情况。统计类型包括替换或替代(左上角),密码子位置1-3(右上角),同义突变或非同义突变(左下角),和氨基酸性质(右下角)。

这些氨基酸类型以及理化性质改变是否会影响新型冠状病毒的活性暂不清楚,需要其他蛋白组学和结构生物学方面的专业人士进行验证。本研究是版纳植物园综合保护中心生物多样性研究组的科研人员利用其在系统与演化领域的专长开展的,本研究提到单倍型演化关系分析方法可以结合到传染病学研究中,对于寻找传染源,以及精确的传播和扩散方向能提供非常重要的信息。


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