顶刊解读 | Cell：首次发现！穿山甲中存在蝙蝠MERS样冠状病毒

2023-04-06 13:53:59, 赋能科研的深圳华大智造科技有限公司

2023年2月16日，中国科学院武汉病毒研究所联合国内多个研究团队，对穿山甲中发现的MERS样冠状病毒进行了鉴定和进化分析，首次发现了穿山甲作为蝙蝠病毒跨种传播的中间及适应性宿主的证据，相关研究文章“A bat MERS-like coronavirus circulates in pangolins and utilizes human DPP4 and host proteases for cell entry”发表在Cell上。华大智造DNBSEQ-T7、MGISEQ-2000测序平台为该研究中冠状病毒的精准溯源和进化分析提供了强有力的工具支撑。

研究背景

冠状病毒引发的SARS疫情、MERS及新冠疫情给人类社会带来了巨大的威胁。蝙蝠被认为是多种高致病性病毒的自然宿主，然而蝙蝠体内的病毒通常需要借助中间动物宿主进化才能直接感染人类。而且，蝙蝠长期携带病毒并跨种传播的机制研究尚不明确。2020年，有研究证实了自东南亚走私、被中国海关截获的穿山甲中分离出的类新冠病毒毒株能够利用ACE2受体感染人类。作为一个被频繁走私的物种，穿山甲极可能从生态学和病毒学上促进了蝙蝠冠状病毒对人群的跨种感染。

研究方案

本研究共采集86份穿山甲肛拭子样本和80份血清样本（6只动物采血失败），这些穿山甲均为东南亚国家反走私行动中被中国海关查获，采用一步法半巢式RT-PCR对样品进行检测。对于检测呈阳性的拭子样本，使用DNBSEQ-T7（PE150）进行测序。另外，研究者还用阳性肛拭子样本接种人源Caco-2细胞系并进行培养，从细胞培养液中提取RNA，使用MGIEasy RNA文库制备试剂套装制备文库，最后在MGISEQ-2000（PE150）进行测序。

研究亮点

亮点1：首次从马来亚穿山甲中识别到新的类MERS冠状病毒（MjHKU4r-CoV-1）

基于单个基因比对分析结果显示，MjHKU4r-CoV-1与蝙蝠冠状病毒HKU4-CoV高度同源。通过ORF1ab的7个保守复制酶结构域对病毒进行种分类，发现MjHKU4r-CoV-1与HKU4-CoV有96.1%的氨基酸同源性，该病毒以hDPP4为受体并利用宿主蛋白酶来感染细胞，通过Furin裂解位点来增强感染效率，而该位点在所有已知的蝙蝠HKU4r-CoV中都不存在。相比于蝙蝠HKU4-CoV，MjHKU4r-CoV-1对hDPP4具有更高的亲和力，宿主范围也更广。

亮点2：通过细胞、类器官和动物模型实验证实MjHKU4r-CoV-1病毒可以潜在感染人并具备人群传播的风险

MjHKU4r-CoV由于其侵染过程利用了hDPP4和裂解蛋白酶，因此对人类的公共卫生安全存在潜在风险。为此，研究者通过设计MjHKU4r-CoV-1感染多个人类细胞系、类器官和离体器官进行验证，MjHKU4r-CoV-1能有效地感染人细胞系A549、Calu-3、Caco-2、HEK293和Huh-7细胞并复制，同时在肠道感后的72小时病毒载量显著增加。

同时，为了更好地了解人类感染MjHKU4r-CoV-1后潜在的致病性，研究者对hDPP4-Tg小鼠进行了体内感染实验，病理学分析显示MjHKU4r-CoV-1感染会导致小鼠轻度至中度间质性肺炎及损伤。相关结论都表明在穿山甲体内进化的该病毒能够直接侵染人类，对人类呼吸道和肠道器官具有潜在传染性和致病性。

基于华大智造DNBSEQ-T7和MGISEQ-2000等测序平台和工具，研究者们首次发现并验证了穿山甲等动物在冠状病毒的跨种传播中可能充当了中间宿主或适应性宿主的角色，相关跨种机制的解析能够有效降低未来蝙蝠源冠状病毒暴发对人类社会的威胁。

在这项庞大且复杂的研究中，研究者们完成了MjHKU4r-CoV识别，分型和系统发育树构建，并预测了氨基酸序列，为后续细胞生物学、蛋白组学、病理学和药物治疗等一系列研究奠定了基础。