是什么形成了病毒的大流行潜力?SARS-CoV-2亲属提供了线索

耶鲁大学的一项新研究显示，与SARS-CoV-2最接近的两种已知近亲——老挝研究人员发现的一对蝙蝠冠状病毒——尽管在基因上与引起covid -19的病毒相似，但可能在人群中传播不良。

7月29日发表在《自然微生物学》(Nature Microbiology)杂志上的这一发现，为解释为什么有些病毒比其他病毒具有更大的“大流行潜力”，以及研究人员如何在它们传播之前识别出那些具有大流行潜力的病毒提供了线索。

一种病毒要引起大流行，它需要能够在人与人之间传播，进入人体细胞，避开人体的防御系统，并引起疾病。导致COVID-19大流行的SARS-CoV-2病毒已经能够做到这一切。但目前还不清楚为什么它如此有效。

“我们不知道是什么让一种病毒具有大流行的潜力，”马里奥Peña-Hernández说，他是耶鲁大学的博士生，在岩崎明子和克雷格·威伦的实验室学习，也是这项研究的主要作者。“这些蝙蝠菌株在基因上与SARS-CoV-2相同97%，我们认为，因为它们是已知的病毒最接近的亲戚，它们的表型行为——或者它们感染和引起疾病的方式——将与SARS-CoV-2相似。但我们发现事实并非如此。”

虽然蝙蝠冠状病毒能够有效地进入一些人类细胞并逃避防御系统(通常比SARS-CoV-2更好)，但它们并没有在仓鼠之间很好地传播或传播，而是在小鼠中引起了更轻微的疾病。

Peña-Hernández说:“这些发现告诉我们，我们不能仅仅从基因组中判断哪些病毒株有能力制造一场大流行。”

其他作者包括耶鲁大学医学院(YSM)免疫生物学斯特林教授和耶鲁大学公共卫生学院流行病学(微生物疾病)教授岩崎，以及YSM实验室医学和免疫生物学副教授Wilen。

在这项研究中，研究人员使用了这两种蝙蝠冠状病毒的副本，并测试了它们感染实验室培养的人类呼吸道细胞和啮齿动物的能力。这项工作是在该大学最高的生物安全标准下进行的。(具体来说，试验是在生物安全3级下进行的，要求包括限制进入实验室，配备专门的个人防护设备和呼吸器，并在负压设施的生物密封柜中进行实验)。

研究人员发现，虽然这两种蝙蝠冠状病毒能有效地感染从人类支气管(连接气管和肺的气道)中分离出来的细胞，但它们在鼻子细胞中复制得不好。

该研究的资深作者岩崎说:“了解这一点很重要，因为大多数病毒传播可能发生在鼻子里。”“这些病毒不会像SARS-CoV-2那样在鼻子中复制，这可能是它们无法在动物模型中传播的一个重要指标。”人体有两种类型的免疫保护:先天免疫——一种广泛的、普遍的、第一道防线——和适应性免疫，它随着时间的推移而发展，可以保护个体免受已经接触过的更具体的病原体的侵害。先天免疫对人们可能没有适应性免疫的新型病毒尤其重要。在这项研究中，研究人员发现，这两种蝙蝠冠状病毒能够逃避某些对抗感染的先天免疫分子。

该研究的资深作者Wilen说:“因此，病毒可以感染气道细胞，避开人体的防御，但它们仍然无法在动物之间传播。”“SARS-CoV-2可以逃避先天免疫并传播，所以这向我们表明，这些蝙蝠冠状病毒缺乏SARS-CoV-2所拥有的东西。”

这些病毒缺少的一个东西是被称为“furin切割位点”的分子位。在SARS-CoV-2和其他一些病毒中，病毒的刺突蛋白可以被一种叫做furin的酶切断，以便病毒有效地进入人体细胞。先前的研究发现，缺乏该位点的突变版本的SARS-CoV-2不太容易传播，导致的疾病不那么严重。在这项新研究中，研究人员还发现，没有这个切割位点的SARS-CoV-2在鼻细胞中不能很好地复制，就像这两种蝙蝠冠状病毒一样。在仓鼠中，缺乏furin裂解位点的病毒很快就会被那些有furin裂解位点的病毒打败。

研究人员说，病毒是否有这种分裂位点可能是在寻找病毒威胁时需要注意的一个特征。然而，该病毒家族的其他病毒特征也可能具有传播或致病的潜力。他们说，这突出了在实验室研究这些病毒以确定这些特征的重要性。例如，病毒在鼻腔细胞中的复制程度也可以作为评估其传播能力的一个指标。

总体而言，研究结果表明，这两种蝙蝠冠状病毒对人类构成的威胁较小，尽管这些病毒或类似病毒的微小遗传变化可能会进化并显着增加大流行的风险。然而，即使病毒确实传播给人类，研究人员发现，针对SARS-CoV-2的适应性免疫也具有保护作用;从接种过SARS-CoV-2疫苗或以前感染过SARS-CoV-2的人身上采集的血清样本中和了这些病毒。

岩崎说:“但了解病毒是否有可能在人与人之间传播是很重要的。”岩崎也是YSM的皮肤病学教授，耶鲁大学文理学院的分子、细胞和发育生物学教授，以及霍华德休斯医学研究所的研究员。

“因为如果有一天我们确实发现了一种具有传染性且与SARS-CoV-2足够不同的病毒，以至于我们对它没有免疫力，那么我们就可以制造疫苗和其他策略来对抗它。我们可以有一个良好的开端。”