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2020-06-16 10:15
这个锅,三文鱼背不背?

新发地切割三文鱼案板发现新冠病毒,提醒我们可能存在的冷链漏洞。现有研究表明三文鱼基本不可能是病毒传播的中间宿主,进口三文鱼是否是污染源尚有待科学的调查分析。我们很高兴地看到北京反应迅速、信息通报及时透明,对于防控前景非常有信心。


但是,我们也要借此机会提醒读者朋友们:新冠病毒的潜在宿主很多,在日常生活中,仍要对与人密切接触的动物保持警惕。在有效疗法或者疫苗出现之前,类似的新冠疫情爆发可能是常态,我们要随时保持警觉。


本文来自微信公众号:返朴(ID:fanpu2019),作者:唐金艺(中国科学院上海巴斯德研究所)、丁强(清华大学医学院),题图来自:IC photo


6月14日,北京市第155场新冠肺炎疫情防控工作新闻发布会通报,北京市新增新冠肺炎确诊病例36例。其中在新发地市场工作者27例,曾直接或间接暴露于新发地市场者9例。也就是说,这36例均与新发地市场有关。


此前,《新京报》报道,北京新发地批发市场董事长张玉玺表示,相关部门抽检时从切割进口三文鱼的案板中检测到了新冠病毒,而该产品的货源来自京深海鲜市场。除此之外,检测还发现了40件环境阳性样本。


一时间,三文鱼被推上了风口浪尖。据不完全统计,已有北京、山西、江西、湖南、武汉、石家庄、杭州、成都、南京、珠海、福州、温州、昆明、南宁等至少14地宣布紧急下架三文鱼产品,多地加强对肉类、生鲜、水产品和冷冻类食品的监管排查。


那么,三文鱼能感染新冠病毒吗?


目前认为,新冠病毒主要通过宿主的ACE2受体进入宿主细胞[1],新冠病毒的S蛋白能否与宿主ACE2受体有效结合,是评估该物种能否被新冠病毒感染的前提条件。


三文鱼是部分鲑科鱼类的俗称,音译自“Salmo salar”,原本指的是大西洋鲑(Salmo salar),后来一些商家也将太平洋鲑(Oncorhynchus)称作“三文鱼”,比较常见的如鲑科太平洋鲑鱼属的虹鳟(Oncorhynchus mykiss)


根据NCBI数据库,共有310多个物种表达ACE2蛋白,主要包括胎盘哺乳类、灵长类、鸟类、鱼类等等。检索后可以发现,无论是大西洋鲑或是虹鳟都表达ACE2[2]



图1. 大西洋鲑鱼和虹鳟表达ACE2。| 图源:改编自参考文献[2]


但多项证据指向鱼类的ACE2并不能和新冠病毒的S蛋白有效结合,以最近的6月12日伦敦大学学院的研究为例[3],作者模拟了215种脊椎动物的ACE2与S蛋白复合体,通过和人ACE2与S蛋白复合体相比,计算突变导致的能量变化,从而以结构为基础预测物种对新冠病毒的易感性,结果表明鱼类和鸟类相对最不易感。


图2. 关键氨基酸残基变化后的格兰瑟姆分数。灰色代表ACE2,格兰瑟姆分数越低表明物种间距离越近。图源:参考文献[3]


最近一项研究分析了294种脊椎动物的ACE2序列[4],其中包括68种鱼类。这些物种的ACE2长度从344个氨基酸到861个氨基酸不等,基于已有的人ACE2与S蛋白的复合体结构和结合所需的5种关键氨基酸,最终只筛选出80个与S蛋白具有潜在结合能力的同源ACE2,全部为哺乳动物类。进一步选取48个代表性物种进行功能分析测定,最终有44种哺乳动物的ACE2可以与新冠病毒的S蛋白结合,但该研究只停留在细胞层面,仍不能充分反映体内复杂的生物学过程。


图3. 基于结构的关键氨基酸筛选同源ACE2 。| 图源:参考文献[4]


而鱼类的ACE2与人ACE2相差甚远,由于关键氨基酸位点不同,不能有效形成氢键和盐桥。虽然缺少直接实验证据,但普遍认为鱼类不会感染新冠病毒。目前为止,世界上还没有发现一种人类与鱼类共患的病毒疾病。


那么,切割三文鱼的案板中为什么会检测病毒?


全基因组测序显示,北京新发地的病毒与欧洲流行的病毒株相近[5],因此极大可能来自欧洲,而我国的三文鱼或其他海鲜产品大多从欧洲进口,经冷链运输至批发市场。不幸的是,病毒在低温下存活的时间更长,所以很可能是欧洲的三文鱼或其他海鲜产品沾染了新冠病毒,病毒在低温下保持活性,随后传至新发地市场,通过直接接触或海鲜化冻后随液体蒸发形成气溶胶污染环境,最终传感染给直接或间接暴露于新发地市场的人群。


有了之前的防控经验,本次相关部门反应迅速。6月13日,丰台区已做出了四点防控措施:暂时关停市场、扩大流调范围、做到应检尽检、保障必需品供应。6月14日,丰台区花乡疫情风险等级已升级为高风险;太平桥街道、卢沟桥街道升级为中风险地区;大兴区和西城区的部分街道也升级为中风险地区。我们认为,应当尽早确定传染源,加大力度排查密切接触者,避免二次传播。


新冠病毒的潜在宿主有哪些?


基因组遗传学分析表明,新冠病毒与蝙蝠冠状病毒BatCoV-ZC45、BatCoV-RmYN02和BatCoV-RaTG13的基因组核苷酸序列同一性分别为89.1%、93.3%和96.2[1, 6-7]。结合以往的SARS和MERS证据,新冠病毒的自然宿主极有可能来自蝙蝠,由于自然条件下存人与蝙蝠的生态隔离,病毒直接感染人的可能性极小,所以很可能有其他物种充当了中间宿主。


目前多项研究表明,穿山甲冠状病毒PCoV与新冠病毒基因组相似,尤其是PCoV-GD,其与S蛋白结合的关键区域几乎相同。然而这些PCoV与新冠病毒全基因组的核苷酸同一性仅为85.5%-92.4%[8-10]。相比之下,SARS-CoV的中间宿主果子狸中分离出的冠状病毒与SARS-CoV相似度为99.6%,而MERS-CoV中间宿主骆驼中分离出的冠状病毒与MERS-CoV的相似度更是高达99.9%[11-12]。所以,这些研究中所检测的穿山甲可能不是新冠病毒的中间宿主。


对新冠病毒的溯源研究一直在进行当中,监测潜在的中间宿主也是防控的重要手段之一。目前,除了自然宿主蝙蝠以外,已经有确定的案例或动物实验证据的宿主包括:穿山甲、仓鼠、雪貂、水貂、老虎、狮子、猫、狗以及部分猴子和人。这与研究者在细胞水平上筛选出的动物可相互印证[4]


除此之外,还有一些牲畜(牛、羊、马等)、动物园或水族馆的动物(海狮、海豹、海豚等)、野生动物(大熊猫、狐狸、松鼠、熊等)的细胞水平证据都表明它们也可能成为新冠病毒的潜在宿主,所以目前在日常生活中,仍要对与人密切接触的动物保持警惕,在野生动物方面更要禁止非法贸易,以降低接触和感染风险。


图4. 细胞水平上不同物种对SARS-CoV-2的易感性。| 图源:参考文献[4]


虽然当今的科学技术有了迅猛发展,但病毒溯源仍是一个漫长的过程,监测中间宿主在短期内也不会停歇,希望研究人员可以一直秉持科学精神,打好这场持久战。


参考文献


[1] Zhou P., et al. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature. 2020 Mar;579(7798):270-273.

[2] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/59272/ortholog

[3] Lam SD., et al. SARS-CoV-2 spike protein predicted to form complexes with host receptor protein orthologues from a broad range of mammals. bioRxiv. Posted June 12, 2020.

[4] Liu Y., et al. Functional and Genetic Analysis of Viral Receptor ACE2 Orthologs Reveals a Broad Potential Host Range of SARS-CoV-2. bioRxiv. Posted May 03, 2020.

[5] https://www.guancha.cn/politics/2020_06_14_554116.shtml

[6] Wu F., et al. A new coronavirus associated with human respiratory disease in China. Nature. 2020 Mar;579(7798):265-269.

[7] Zhou H., et al. A novel bat coronavirus reveals natural insertions at the S1/S2 cleavage site of the Spike protein and a possible recombinant origin of HCoV-19. bioRxiv. Posted March 05, 2020.

[8] Zhang T., et al. Probable Pangolin Origin of SARS-CoV-2 Associated with the COVID-19 Outbreak. Curr Biol. 2020 Apr 6;30(7):1346-1351.e2.

[9] Xiao K., et al. Isolation and Characterization of 2019-nCoV-like Coronavirus from Malayan Pangolins. bioRxiv. Posted February 20, 2020.

[10] Lam TT., et al. Identifying SARS-CoV-2 related coronaviruses in Malayan pangolins. Nature. 2020 Mar 26.

[11] Guan Y., et al. Isolation and characterization of viruses related to the SARS coronavirus from animals in southern China. Science. 2003 Oct 10;302(5643):276-8.

[12] Hemida MG., et al. MERS coronavirus in dromedary camel herd, Saudi Arabia. Emerg Infect Dis. 2014 Jul;20(7):1231-4.


本文来自微信公众号:返朴(ID:fanpu2019),作者:唐金艺(中国科学院上海巴斯德研究所)、丁强(清华大学医学院)

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