中大团队在云南蝙蝠中发现全新冠状病毒，具有感染人类潜力
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蝙蝠，被称为「大自然的活体病毒库」，携带多种令人闻风丧胆的病毒，如埃博拉病毒、新型冠状肺炎病毒、重症急性呼吸综合征病毒、中东呼吸综合征病毒、尼帕病毒、亨德拉病毒、狂犬病毒等。研究蝙蝠传播病毒的遗传多样性和地理分布，对于风险评估和预防疫情非常重要，因为这些病毒可能在毫无预警的情况下影响民众，造成人类社会破坏性的病毒传播。
2022年11月23日，预印本平台bioRxiv刊登了中山大学医学院施莽教授团队的研究论文，题为“Individual bat viromes reveal the co-infection, spillover and emergence risk of potential zoonotic viruses”，该论文利用宏转录组的方法系统探索了栖息在云南6个县/市的蝙蝠的病毒组，发现并且评估了41种哺乳动物相关的病毒，其中:
包括一种与SARS-CoV-2和SARS-CoV均密切相关的新型重组SARS-like冠状病毒，其受体结合域序列与SARS-CoV-2最早的序列之间只有5个氨基酸差异，功能分析预测该重组冠状病毒可利用人ACE2受体，具有较高的人畜共患风险。
现代分子生物学的发展推动病原菌与宿主相互作用研究进入到了分子水平。宏转录组测序利用高通量测序技术全面快速地获取样本中所有转录信息，从分子水平回答在不同病原体的刺激和作用下，或在疾病不同严重程度和进展中，宿主免疫应答状态，从而揭示特定生物学过程以及疾病发生过程中的分子机理。
在先前的研究中，施莽教授团队与南京农业大学等单位共同合作，利用宏转录组的方法系统探索了包括果子狸、穿山甲、豪猪等在内的18种“野味”哺乳动物的病毒组，发现并且评估了超过102种哺乳动物相关的病毒，其中包括21种和人类致病密切相关的病原体，为“野味”动物携带并传播高危病原提供了重要理论依据。该研究于今年2月刊登在顶刊Cell杂志上。
蝙蝠是群居动物，各种原本致病性低的病毒可以在不同蝙蝠间传播、变异、重组，最终有机会演变成可以感染人的高危病毒。因此，开展蝙蝠的病毒谱调查对全人类乃至全球新发传染病的防控和预警具有非常重要的意义。
本研究采用高通量宏转录组学的方法，在2015-2019年间，对来自中国云南省的6个县/市的149只蝙蝠的直肠样品展开了系统的病毒组调查，这些蝙蝠来自6个属下的15个种群。该方法能够快速有效地揭示这些不同来源样本中已知和未知的病毒病原体，并通过生物信息学分析筛选“威胁人类健康”的病原体，大大提高了新病毒和已知病毒发现的效率。
基于这种方法，本研究一共鉴定到41种能感染哺乳动物的病毒，其中包括32种RNA病毒，这些病毒的多样性覆盖11个病毒科。呼肠孤病毒科（27.5%）、小RNA病毒科（12.1%）、冠状病毒科（8.7%）分列携带率前三名。
病毒在不同蝙蝠宿主之间的跨种传播
病毒在不同蝙蝠宿主之间的跨种传播情况，有12种病毒出现在不同蝙蝠宿主中，包括4种冠状病毒，3种呼肠孤病毒，3种小RNA病毒，系统发育关系较近或地理位置较近的蝙蝠个体具有更相似的病毒组组成，例如菊头蝠属（Rhinolophus）和蹄蝠属（Hipposideros）的病毒组形成了两个网络模块，在这两个网络模块中，同一属内的个体比不同属内的个体互联更多(即共享更多的病毒)。
系统发育分析确定了与已知人类或牲畜病原体密切相关的5种病毒，作者将其称为“值得关注的病毒”(viruses of concern)。这5种令人关注的病毒属于两个病毒科——冠状病毒科(3种)和呼肠病毒科(2种)。值得注意的是，5种病毒均在一种以上蝙蝠中检出，且其流行率相对较高，尤其是哺乳动物呼肠病毒和轮状病毒A型1型。
值得关注的3种冠状病毒与感染人或猪的高致病性病毒密切相关。利用保守的RdRp蛋白（RdRp是RNA病毒上都存在一类蛋白，是病毒基因组复制、转录的关键）进行的系统进化分析显示，蝙蝠SARS样病毒BtSY1和BtSY2都属于β冠状病毒的Sarbecovirus亚属，并且与人类SARS-CoV密切相关(核苷酸同源性>90%)。值得注意的是，蝙蝠SARS样病毒BtSY2的其他关键功能基因(如NTD、RBD、N)与SARS-CoV-2(即早期的Wuhan-Hu-1参考株)的亲缘关系更近，表明该病毒有重组的历史。另一种冠状病毒为鼻蝙蝠冠状病毒HKU2-like，属于α冠状病毒属，与猪的SADS-CoV在RdRp基因上有较近的亲缘关系。
利用关键基因（RdRp、NTD、RBD）的核苷酸序列估算了系统发生树，发现BtSY1与SARS-CoV形成“S-1”分支，BtSY2与SARS-CoV-2形成“S-2”分支。值得注意的是，BtSY1和BtSY2在RdRp基因系统发育中均处于“S1分支”，因此，BtSY2似乎是“S-1”和“S-2”谱系之间的重组。
在全基因组范围内，BtSY1与人类SARS-CoV病毒的遗传相似性最高(93%)。事实上，与之前发现的SARS相关病毒(即WIV16、Rs4231)相比，BtSY1在ORF1b (nsp13和nsp15)和NTD与人类SARS-CoV病毒的同源性最高，但在ORF1a和RBD以及S基因的S2区进化上距离相对较远。BtSY1与SARS-CoV在NTD区域的相似性为98.13%，而在RBD区域的相似性仅为88.61%。
相比之下，BtSY2与SARS-CoV-2在全基因组水平上具有92%的同源性，但在编码ORF1a (nsp7~nsp11)和ORF1b (nsp12~nsp14)的区域显示出与SARS-CoV强烈的序列相似性(92.3%)，说明这里发现了潜在的病毒重组。为了评估BtSY2的人类受体结合潜能，作者使用同源建模方法推断了其RBD的结构，并进行了分子动力学模拟。结果显示，与SARS-CoV-2毒株Wuhan-Hu-1相比，BtSY2的RBD中只有5个氨基酸替换，其中3个位于RBD- hACE2复合物的界面。分子动力学模拟进一步表明，BtSY2与SARS-CoV-2 Wuhan-Hu-1的RBD-hACE2复合物的结合稳定性和能量非常相似，这表明BtSY2可能能够利用人ACE2受体进入细胞。
通过宏转录组测序，中大团队对云南各地蝙蝠的病毒组进行了深入的检测分析，部分病毒在这些不同种属蝙蝠间的传播感染引起了研究者的关注，这些病毒表现出人畜感染的潜力，尤其在其中发现了非常接近SARS-CoV和SARS-CoV-2重组的BtSY2，并且结构分析提示BtSY2可能能够利用人ACE2受体进入人体细胞，为世人再次敲响警钟。城市化进程使得蝙蝠从游牧为主的生活方式转变为到在城市和农业地区成群结队地定居，使蝙蝠更接近马匹和人居住的地方，不断有研究表明病毒从蝙蝠群体外溢到人类社会中，疾病生态学家兼研究员雷娜·普洛蕾特（Raina Plowright）曾说，通过恢复其他携带危险病原体的动物的栖息地，“也许我们可以防止下一次大流行。”
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