中科院武汉病毒所石正丽组在SARS冠状病毒起源与进化研究中取得新进展

 

蝙蝠是SARS样冠状病毒的自然储存宿主。自2005年以来，多个研究团队在我国、欧洲不同地区的多种菊头蝠中发现了越来越多的SARS样冠状病毒。然而，大部分蝙蝠SARS样冠状病毒的刺突蛋白基因（S基因）和部分附属基因（如ORF3、ORF8等）与SARS冠状病毒差异明显。所有目前已报道的蝙蝠SARS样冠状病毒至少在两个基因上与SARS冠状病毒存在较大分化。因此，它们都不是造成2002-2003年疫情的SARS冠状病毒的直接祖先。虽然目前已有充分证据表明蝙蝠是SARS病毒的源头，但有关SARS如何在蝙蝠中进化产生、从哪里的蝙蝠种群中出现等问题还未得到解答。

 

石正丽研究团队自2011年起对云南省一处洞穴的菊头蝠种群开展了为期五年的SARS样冠状病毒的长期监测，共进行了10次样品采集，在64份蝙蝠粪便粒和肛拭子样品中检测到了SARS样冠状病毒RNA。对这些SARS样冠状病毒S基因受体结合区（Receptor-bindingdomain,RBD）的扩增与分析结果显示，流行于这一洞穴的蝙蝠SARS样冠状病毒高度多样，可分为两大簇，其中一簇在RBD区更接近SARS病毒，不存在大部分SARS样冠状病毒所出现的缺失。作者对11株新发现的SARS样冠状病毒进行了全长基因组扩增，并对15株在该洞穴发现的毒株（含4株前期已报道的毒株）进行了全基因组序列分析。结果表明，流行于该洞穴的蝙蝠SARS样冠状病毒在非结构蛋白基因ORF1ab上彼此相近，然而它们的S基因和ORF8基因却呈现极为丰富的遗传多样性。重要的是，在S基因的N端区域（N-terminaldomain，NTD）、RBD区、ORF3、ORF8这几个基因组高变区上分别与SARS病毒高度同源的SARS样冠状病毒均存在于该洞穴的蝙蝠中。换言之，SARS冠状病毒的全部基因组组分都可以在这个SARS样冠状病毒的天然基因库中找到。通过进一步的重组分析，作者在这些SARS样冠状病毒S基因内部和ORF8附近等多个位点发现了频繁重组的证据，并推测SARS冠状病毒的直接祖先可能通过这些蝙蝠SARS样冠状病毒的祖先株之间发生的一系列的重组事件而产生。

 

流行于同一蝙蝠洞穴的15株SARS样冠状病毒与SARS冠状病毒全长基因组相似度比较

 

此外，该研究通过反向遗传学方法，将新发现毒株的S基因替换到已构建的WIV1株SARS样冠状病毒全长感染性克隆上，并对三株新发现的S基因不同的SARS样冠状病毒的跨种传播能力进行了评估。结果显示，S基因不存在缺失的多株SARS样冠状病毒均可在VeroE6细胞中有效复制，并可使用与SARS病毒相同的受体——人ACE2入侵HeLa细胞。除S基因以外，作者对新发现的蝙蝠SARS样冠状病毒中遗传多样的ORF8也进行了初步的功能研究。发现不同基因型的ORF8均具有和SARS病毒ORF8相类似的活化转录激活因子6（ATF6）的功能；而首次发现的具有和晚期SARS冠状病毒类似的ORF8a/8b的蝙蝠SARS样冠状病毒Rs4084株，其ORF8a也表现出诱导细胞凋亡的功能。综上，该研究为认识SARS冠状病毒的起源与进化提供了新的见解，研究揭示了我国蝙蝠携带有不同株具有跨种传播至人群可能性的SARS样冠状病毒，表明我国仍存在类似SARS的新发冠状病毒病暴发风险，为相关疾病的预防提供了重要依据。

 

文章在线发表后，被PLoSPathogens杂志列为本周推荐文章。12月1日，Naturenews在对新发表的论文进行了报道，指出该发现回答了关于SARS病毒起源遗留的问题。报道援引香港大学知名微生物学家袁国勇教授的评论：“这项发现告诫我们需减少对蝙蝠等野生动物栖息地的侵扰、杜绝野生动物市场交易，这对于防止新发传染病的发生至关重要。”

 

该研究得到了国家自然科学基金（81290341,31621061）、传染病防治重大专项（2014ZX10004001-003）、科技基础性工作专项（2013FY113500）、中科院先导科技专项（XDPB0301）、美国国立卫生研究院（NIAIDR01AI110964）、美国国际开发署PREDICT项目、中国科学院“百人计划”、武汉病毒所“一三五”项目等项目资助。胡犇助理研究员、曾磊平博士、杨兴娄副研究员为文章共同第一作者，石正丽研究员和崔杰研究员为共同通讯作者。

 

石正丽，研究员，博士生导师。现为中科院新发和烈性病原与生物安全重点实验室主任、武汉病毒所新发传染病研究中心主任、武汉国家高等级生物安全实验室（P4）副主任和生物安全3级实验室主任。现任《病毒学报》编委、《中国病毒学》编委；中国微生物学会病毒专业委员会委员。

 

石正丽研究员1987年7月毕业于武汉大学生物系遗传专业，获学士学位。1990年7月毕业于中科院武汉病毒所，获硕士学位。2000年5月获法国蒙彼利埃（Montpellier）第二大学博士学位。长期从事新发病毒的研究，在病毒的分离和鉴定、病毒的遗传进化、病毒的检测技术、病毒的分子流行病学等方面有长期的积累和研究经验。

 

主要贡献有：在蝙蝠体内发现遗传多样的SARS样冠状病毒，并首次成功分离到与SARS病毒高度同源的蝙蝠冠状病毒，证明蝙蝠是SARS冠状病毒的自然宿主，揭示了SARS病毒从蝙蝠到人的生态传播链(Science,2005;Nature,2013)；在我国蝙蝠体内检测到烈性病毒尼帕病毒和埃博拉病毒的抗体，为蝙蝠病毒引起的烈性新发传染病的预防提供了预警策略(EmergingInfectiousDisease,2008;VirologyJournal,2012)；首次解析了2种蝙蝠的基因组序列，提示蝙蝠具有独特的抗病毒免疫特征，为后续研究蝙蝠抗病毒免疫机制提供了基础(Science,2013)；在蝙蝠体内检测到遗传多样的腺病毒、腺相关病毒和圆环病毒，进一步证实蝙蝠是多种病毒的自然宿主（JournalofVirology,2010;JournalofGeneralVirology,2010和2011）。

 

目前承担有国家973、国家自然科学基金重大项目等课题。