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高福院士:四种超级病毒起源的启发

高福院士:四种超级病毒起源的启发

健康

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2022年9月16日,《中国疾病预防控制中心周报》(China CDC Weekly)最新一期“COVID-19”专刊上刊登了高福院士团队的观点文章,向我们介绍了人类历史上追踪人类免疫缺陷病毒(HIV)、人类冠状病毒HKU1 (HCoV-HKU1)、发热伴血小板减少综合征病毒(SFTSV)和中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)起源的故事,并汇总了目前为止新冠病毒溯源的进展,以期可以启发我们对严重急性呼吸综合征冠状病毒2 (SARS-CoV-2)起源的科学探索。

人类免疫缺陷病毒(HIV)

1981年6月5日,美国疾病预防控制中心(CDC)在《发病率和死亡率周报》中报告了5例肺孢子虫性肺炎,后发现他们均罹患上了后来被称为获得性免疫缺陷综合征(AIDS)的疾病——这是世界上第一个艾滋病的官方报告。两年后,法国巴斯德研究所的科学家从人淋巴神经节中分离出了病原体HIV。

1986年,研究人员对早在1959年就从非洲各地获得的1213份血浆样本进行了血清学研究,通过间接免疫荧光法(IFA)、Western blot和放射免疫沉淀法确认其中一份样本为HIV-1阳性。这份阳性样本来源于一名患有葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症的成年班图族人,患者居住在当时的比利时殖民地金沙萨(现为刚果民主共和国的首都)。1998年,研究人员从1959年的样本中确定了HIV-1的核苷酸序列,并通过系统发育分析发现该病毒的系统发育位置靠近HIV-1亚型B、D和F的祖先节点,这表明这些HIV-1亚型可能是由1959年之前引入非洲人群的病毒株进化而来的。

2008年的一份报告进一步将艾滋病毒的假定起源前推了几十年。研究人员对1960年收集的一名金沙萨成年女性的淋巴结活检标本进行了病毒基因组测序。对标本中病毒序列的进化分析可以将HIV-1 M组最近的共同祖先(TMRCA)追溯到1908年。

HIV的溯源

人类冠状病毒HKU1 (HCoV-HKU1)

引起人类呼吸道感染的冠状病毒HCoV-HKU1于2004年在一名从广东省深圳市返回中国香港特别行政区的71岁男性中首次被发现,该病毒以发现该病毒的香港大学命名。

同样是在2006年,美国研究人员使用RT-PCR在2001年至2002年美国康涅狄格州收集的儿童呼吸道标本中发现了HCoV-HKU1——这是西半球首次发现HCoV-HKU1。

2009年,芬兰研究人员使用RT-PCR在1996年至1998年收集的芬兰儿童鼻咽拭子样品中发现HCoV-HKU1。

在巴西的一项回顾性研究中,科学家们使用了一种通用的冠状病毒PCR测定,并在1995年冷冻和储存的儿童鼻咽拭子样本中鉴定出HCoV-HKU1,从而将HCoV-HKU1的出现前溯到1995年。这些结果表明,HCoV-HKU1在2004年在中国香港特别行政区被发现之前,就存在于欧洲和美洲。

HCoV-HKU1的溯源

发热伴血小板减少综合征病毒(SFTSV)

2009年,中国河南省的科学家首次在发热伴血小板减少综合征(SFTS)患者中发现了SFTSV。这一发现促使江苏省的研究人员对2007年从临床表现相似但病因不明的患者中获得的样本进行SFTSV检测,6份血液标本经实时RT-PCR检测SFTSV RNA阳性,微中和试验(MNA)和IFA检测SFTSV抗体阳性。此外,从一份血清标本中分离出SFTSV病毒。

2012年,研究人员对2006年从中国安徽省13名病因不明的感染患者收集的血清进行了SFTSV IFA和RT-PCR检测,结果SFTSV检测呈阳性,考虑到所有继发性患者都接触过指标患者的血液或接受过气管插管,检测结果表明病毒可以从人传播到人。

另一组研究人员对1996年江苏省宜兴县6名SFTS患者的血清进行了SFTSV检测。通过酶联免疫吸附试验(ELISA)在所有6名患者的血清中都发现了抗SFTSV的IgM抗体,而IFA检测在1名患者的血清中发现了IgG抗体。该研究表明,在发病14年后,血清中仍可检测到SFTSV IgG抗体。根据流行病学分析、临床症状和血清学研究,确定原因不明的发热和血小板减少是由SFTSV引起的。

这些研究表明,SFTSV在2009年首次被发现的前十多年就已经在中国存在了。

SFTSV的溯源

中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)

自2012年一名60岁的沙特阿拉伯男子首次死亡报告以来,中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)已从阿拉伯半岛蔓延到欧洲、非洲、亚洲和北美的20多个国家,由于这些病例都是散发的,无法形成传播链。有学者认为,MERS-CoV可以通过密切接触从骆驼传播给人类,而骆驼可能作为中间宿主将病毒从其宿主传播给人类。

蝙蝠被认为是MERS-CoV的宿主,因为在2012年的蝙蝠样本中发现了与MERS-CoV 100%相同的部分基因组序列。在2014年发表的一项研究中,研究人员使用重组刺突蛋白特异性IFA和病毒中和测试分析了来自阿拉伯联合酋长国的651只单峰骆驼血清样本(包括2003收集的151份样本)。该研究发现97.1%的单峰骆驼(651份样本中的632份,包括2003年收集的所有单峰骆驼血清)具有中东呼吸综合征冠状病毒抗体,59.8%的血清样本具有较高的中东呼吸综合征冠状病毒中和抗体滴度(>1,280)。在2003年获得的血清样本中发现的抗体表明,早在发现第一例人病例之前,该地区有很高比例的单峰骆驼感染了MERS-CoV或一种同型病毒。

2013年,研究人员对新鲜收集的单峰骆驼、绵羊和山羊样本以及1992-2010年在沙特阿拉伯收集的血清样本进行了ELISA、Western blot、荧光素酶免疫沉淀系统(LIPS)试验和核苷酸测序。他们的结果表明,MERS-CoV已经在沙特全国范围内的骆驼中传播了至少20年,并且它已经进化成与人类感染相关的系统发育分支。

2014年,Müller及其同事使用一种高度特异性的MERS-CoV微中和试验检测了过去30年积累的189份单峰骆驼血清样本,包括1983-1984年在索马里、1984年6月至7月在苏丹和1997年6月至7月在埃及收集的血清。他们发现81.0%的样本对MERS-CoV抗体反应呈阳性,表明在2012年发现该病毒之前,该病毒已经在这些动物中传播了几十年。

MERS-CoV的溯源

新冠病毒溯源

同样,多条证据线显示,在武汉华南海鲜批发市场爆发新冠疫情之前,许多国家和地区都出现了零星的阳性样本和新冠肺炎病例。2021年10月,IRCCS国家癌症研究所基金会的研究人员报告了自2019年9月起在意大利米兰收集的多个血清样本呈SARS-CoV-2抗体阳性。

2020年12月,米兰大学的研究人员报告说,2019年12月5日从一名没有旅行史的4岁男孩采集的口咽拭子样本中SARS-CoV-2检测呈阳性。2021年1月,米兰大学的另一组研究人员报告说,在2019年11月10日从意大利一名25岁女性皮肤病患者身上采集的活检样本中检测到SARS-CoV-2基因序列。

在2021年8月6日发布的《柳叶刀》预印本中,意大利科研人员从本国156名患麻疹型皮疹的个体中收集了435份口咽拭子、尿液和血清样本,并通过PCR、sanger测序、ELISA和SARS-CoV-2斑块减少中和试验对其进行了新冠病毒感染检测。从2019年9月采集的样本中发现了SARS-CoV-2 RNA阳性结果。研究人员因此推断,2019年6月底至8月底出现了SARS-CoV-2祖病毒。这些结果证实,在2020年2月21日官方宣布第一例当地COVID-19确诊病例之前,该病毒已经在意大利流行。

2020年11月,美国CDC的研究人员报告称,他们检测了美国红十字会在2019年12月13日至2020年1月17日期间收集的7389份血液样本,发现106份血液样本含有抗新冠病毒抗体。

2021年6月,美国国家卫生研究院(NIH)和美国广播公司新闻都报道了由NIH发起的一项研究,科学家们检测了2020年初在美国各地收集的2.4万份血液样本。研究发现,至少9人的血液样本中检测到SARS-CoV-2抗体,最早的阳性样本于2020年1月7日采集。由于抗体在人类感染约两周后才出现,这一发现表明,早在2019年12月,SARS-CoV-2就在美国以较低水平传播。

法国研究人员对2019年12月一名咯血患者的呼吸道标本进行了回顾性检测,确认该患者感染了SARS-CoV-2。从这一结果来看,法国的疫情开始于2020年1月24日第一例确诊病例的官方通报之前。

在世界范围内,早期的SARS-CoV-2感染不仅在人类病例中发现,意大利高等卫生研究院发现,2019年12月18日在意大利北部城市米兰和都灵收集的废水样本中发现了SARS-CoV-2,这比意大利首例当地COVID-19病例(33例)早了两个多月。通过废水研究表明,SARS-CoV-2感染可能比第一例报告的人类病例早得多。巴西研究人员于2019年11月27日在收集的人类污水样本中检测到SARS-CoV-2 RNA,而在大约三个月后,巴西才报告了本国的第一例COVID-19病例。同样,西班牙的一项调查发现,2020年1月15日从巴塞罗那一家污水处理厂收集的冷冻废水样本中发现了SARS-CoV-2,41天后西班牙才报告了首例确诊病例。

病毒的溯源是一项科学工作,只有通过全球合作和持续研究才能得出可靠的结论。1981年,美国首次报道了艾滋病毒,其源头可追溯到1908年的金沙萨。HCoV-HKU1最早于2004年在中国香港特别行政区发现,可追溯到1995年的巴西。SFTSV于2009年在中国河南省首次被发现,并追溯到了1996年的中国江苏省。MERS-CoV于2012年首次在沙特阿拉伯报告,科研人员将其追溯到了1983年索马里。

文章总结到,我们应该受到以往病毒起源研究的启发,开展全球合作,在更大的时间和空间上检测更多有COVID-19症状的患者样本,更多的环境样本和更易感的动物样本,才能实现对新冠病毒的可靠溯源。

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