中外科學(xué)家給出基因組學(xué)依據(jù)：新冠病毒不是實驗室合成！
來源：科技日報 時間：2020-02-25 10:05:13 編輯：陳姝悅
2019新型冠狀病毒效果圖 來源：美國疾控中心官網(wǎng)
專家對新冠病毒基因組的兩大顯著特征進行了比較分析，這些分析提供了大量證據(jù)推論出：新冠病毒不太可能是實驗室基因工程制造的病毒，而應(yīng)該是病毒自然進化的產(chǎn)物。
疫情當頭，關(guān)于2019新型冠狀病毒來自實驗室泄露的傳聞此起彼伏。
日前，5位國外科學(xué)家在病毒學(xué)論壇“Virological”共同發(fā)布論文，對2019新型冠狀病毒的基因組數(shù)據(jù)進行分析，指出2019新型冠狀病毒不是實驗室合成的，也不是一種被故意操縱的病毒。目前，論文還未經(jīng)過正式的同行評議。
這5位科學(xué)家包括美國哥倫比亞大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院感染與免疫中心主任、被譽為“病毒獵手”的伊恩·利普金。此外還有4位來自美國斯克里普斯研究所、英國愛丁堡大學(xué)、澳大利亞悉尼大學(xué)、美國杜蘭大學(xué)的生物學(xué)或免疫學(xué)研究人員。
論文指出，與其他冠狀病毒相比，2019新型冠狀病毒的基因組存在兩個顯著特征。隨后文章從這兩大特征入手，分析了為何2019新型冠狀病毒不太可能來自實驗室合成。
S蛋白與受體的結(jié)合方案，不同于人工預(yù)測
2019新型冠狀病毒的第一個特征是，根據(jù)結(jié)構(gòu)模型和早期生化實驗，這種病毒似乎為了結(jié)合人類的ACE2受體而得到優(yōu)化。
這里有必要科普一下，此前有研究發(fā)現(xiàn)，2019新型冠狀病毒和SARS病毒都是通過刺突蛋白（S蛋白）與人體ACE2受體結(jié)合，介導(dǎo)病毒進入人體細胞。
中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所副所長、北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)系副主任黃波介紹，S蛋白是位于冠狀病毒表面的一種蛋白，放大后像釘子。ACE2則是位于人體肺部上皮細胞表面的一種蛋白。
這些國外專家提出：“SARS病毒和SARS相關(guān)冠狀病毒S蛋白中的受體結(jié)合域（RBD）是病毒基因組中最容易變異的部分。這些受體結(jié)合域中的6個殘基似乎對與人體ACE2受體結(jié)合以及確定宿主范圍至關(guān)重要。”
論文中說，2019新型冠狀病毒S蛋白基因序列中486殘基處的苯丙氨酸，與SARS病毒S蛋白基因序列中的L472相對應(yīng)。在SARS病毒細胞培養(yǎng)實驗中，L472可以突變?yōu)楸奖彼?。此前的研究預(yù)測，這是SARS病毒的受體結(jié)合域與人體ACE2受體結(jié)合的最佳方案。然而，這種位置的苯丙氨酸也存在于蝙蝠身上的一些類SARS冠狀病毒中。
此外，2019新型冠狀病毒受體結(jié)合域中的幾個關(guān)鍵殘基，與之前研究曾描述的與人體ACE2受體結(jié)合的最佳殘基不一樣。但最新研究卻表明，2019新型冠狀病毒與人體ACE2結(jié)合的親和力很高。
這說明什么？“2019新型冠狀病毒的S蛋白似乎是對人或類似人ACE2的自然選擇的結(jié)果，從而出現(xiàn)了不同于預(yù)測的最佳結(jié)合方案。這有力地證明了2019新型冠狀病毒不是基因工程的產(chǎn)物。”論文作者稱。
S蛋白上的酶切位點，可以通過自然變異獲得
2019新型冠狀病毒的第二個特征是，在這種病毒具有高度變異性的S蛋白上，插入了12個核苷酸，而且存在一個可疑的酶切位點。
“通常情況下，存在這樣的酶切位點被看作人工基因工程的痕跡。但是對禽流感病毒的研究發(fā)現(xiàn)，病毒在自然進化的過程中，也可以獲得酶切位點。”南開大學(xué)生命科學(xué)院副教授高山的研究方向為生物信息學(xué)，他在接受科技日報記者采訪時如是說。
上述論文提到，這種酶切位點，在病毒快速復(fù)制和傳播的自然選擇環(huán)境下，例如在高度密集的雞群中，可以在禽流感病毒血凝素（HA）蛋白的兩個亞基的接合處獲得。流感病毒HA蛋白在細胞培養(yǎng)或動物體內(nèi)反復(fù)強制傳代后，也可以觀察到酶切位點的獲得。
論文提出，通過插入或重組而獲得HA蛋白中的酶切位點，可將低致病性禽流感病毒轉(zhuǎn)化為高致病性禽流感病毒。同樣，新城疫病毒的一個無毒分離物在雞的連續(xù)傳代過程中，可以在其融合蛋白亞基的連接處逐漸獲得一個酶切位點，從而變得高度致病。
“這意味著，一旦獲得酶切位點，這些病毒相當于進行了一次升級，有可能提高其傳染能力。”高山說。
與這篇國外專家的論文遙相呼應(yīng)，早在1月27日，高山就與多位研究人員共同在中科院科技論文預(yù)發(fā)布平臺ChinaXiv上提交研究發(fā)現(xiàn)：2019新型冠狀病毒S蛋白可能存在弗林（Furin）蛋白酶切位點。
高山介紹，他們的研究發(fā)現(xiàn)，2019新型冠狀病毒的S蛋白可能存在弗林蛋白酶切位點，從而導(dǎo)致它的感染機制不同于SARS等大部分β冠狀病毒。由于感染機制的改變，2019新型冠狀病毒獲得了更高的進入細胞的效率，這可能是其傳播能力大于SARS病毒的原因之一。
“我們還意外地發(fā)現(xiàn)，一些禽流感病毒可以通過突變獲得弗林蛋白酶切位點，這說明自然突變可以引入弗林蛋白酶切位點。”高山說。
O-聚糖結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，通常需要免疫系統(tǒng)參與
“2019新型冠狀病毒不太可能是通過實驗室操作現(xiàn)有的SARS相關(guān)冠狀病毒而出現(xiàn)的。”這些國外專家說。
專家們指出，如果進行了基因操縱，人們可以預(yù)期，可用于β冠狀病毒的幾個反向遺傳系統(tǒng)中的一個將被使用。然而，情況并非如此，因為遺傳數(shù)據(jù)顯示，2019新型冠狀病毒并非來自任何先前使用的病毒主干。
這幾位國外專家提出了兩種可能的情況來解釋2019新型冠狀病毒的起源：第一種是在人畜共患傳染病轉(zhuǎn)移之前，在非人類動物宿主中自然選擇的結(jié)果；第二種是在人畜共患傳染病轉(zhuǎn)移之后，在人類中自然選擇的結(jié)果。
那么，實驗室到底有沒有能力設(shè)計或合成病毒？“從技術(shù)上講，是沒有問題的。”高山告訴科技日報記者。
對此，這篇國外論文也進行了分析。“多年來，在世界各地的多個BSL-2（生物安全第二等級）實驗室都進行了有關(guān)蝙蝠SARS樣冠狀病毒在細胞培養(yǎng)和/或動物模型中傳代的基礎(chǔ)研究。還記錄了在BSL-2密閉環(huán)境下工作的實驗室人員在實驗室獲得SARS病毒的實例。因此，我們必須考慮有意或無意釋放2019新型冠狀病毒的可能性。”論文稱。
但專家們隨后對這種可能性也進行了質(zhì)疑。
他們指出，通過細胞培養(yǎng)或動物傳代產(chǎn)生2019新型冠狀病毒，需要事先分離具有高度遺傳相似性的前體病毒。隨后產(chǎn)生的酶切位點需要在細胞培養(yǎng)中，或者具有與人類相似的ACE2受體的動物（如雪貂）中進行密集的傳代程序。
然而，2019新型冠狀病毒S蛋白由于存在酶切位點，導(dǎo)致酶切位點周圍存在3個O-聚糖結(jié)構(gòu)。“值得懷疑的是，O-聚糖結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生是否會發(fā)生在細胞培養(yǎng)過程中，因為這種突變通常意味著免疫系統(tǒng)的參與，而這種免疫系統(tǒng)在體外是不存在的。”這些國外專家稱。（劉園園）
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