SARS-CoV-2 从人类传播到动物园动物后发展而来

SARS-CoV-2 从人类传播到动物园动物后发展而来

对丹佛动物园爆发的一次详细基因组研究表明，SARS-CoV-2 在跨物种后如何快速多样化和适应，为人类以外的病毒进化提供了罕见的现实世界视角。

研究：动物园老虎、狮子和鬣狗宿主体内 SARS-CoV-2 种群的传播、多样化和适应。图片来源：Wirestock Creators/Shutterstock.com

一项新研究发表于自然交流显示了严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 (SARS-CoV-2) 在日常与人类接触的动物园老虎、狮子和鬣狗中的快速发展和适应。

动物感染如何影响 SARS-CoV-2 的发展和风险

自 2019 年冠状病毒大流行 (COVID-19) 开始以来，SARS-CoV-2 的快速发展和新变种的出现极大地影响了公众对传染病的认识。

除人类外，SARS-CoV-2 还感染多种家养动物和野生动物，记录在案的病例表明，在极少数情况下，该病毒可以从动物宿主传播回人类。然而，驱动 SARS-CoV-2 在动物中进化和传播动态的因素，以及感染人类和动物的新病毒变种的起源，在很大程度上尚不清楚。

选择增加病毒适应性的有益突变是宿主物种内病毒进化的关键因素。从一种宿主物种传播到另一种宿主物种后，病毒种群可能面临独特且强大的选择压力。这些溢出事件可以通过选择提高病毒在新宿主中的适应性的基因突变来加速病毒变体的出现。

为了研究宿主转换对病毒进化的影响，科罗拉多州立大学的研究人员及其美国丹佛动物园保护联盟的合作者研究了 2021 年丹佛动物园爆发期间老虎、非洲狮和斑鬣狗中 SARS-CoV-2 的进化和宿主特异性适应。

基因组追踪揭示动物园溢出后的快速适应

研究人员收集了两只老虎、11只狮子和三只鬣狗的鼻拭子样本，从样本中分离出病毒RNA，并进行下一代测序（NGS）来鉴定SARS-CoV-2谱系、宿主内变异和基因组选择特征。

结果表明，丹佛动物园的疫情很可能是由一种罕见的三角洲亚系的单次溢出引发的，最符合从人类（饲养员）传播到老虎，然后进一步传播到狮子和鬣狗的情况。

在动物宿主中观察到病毒种群的快速传播和多样化。研究人员还发现了整个病毒基因组中负选择（去除有害突变）和正选择（选择有益突变）的基因组特征，以及狮子和鬣狗中四种可能的物种特异性适应性突变。

尽管在受感染的动物中没有检测到值得关注的 SARS-CoV-2 变体，但在核衣壳基因和鬣狗样本中检测到了独特的强烈阳性选择特征，说明了跨物种病毒传播后突变和选择的综合影响。

该研究发现了四种物种特异性突变，包括狮子和鬣狗核衣壳基因中的A254V、开放阅读框1-α中的E1724D、刺突蛋白基因中的T274I和鬣狗核衣壳基因中的P326L。这些突变很少在人类中检测到，并且与特定的变异谱系无关。

具体来说，该研究发现，虽然丹佛动物园的疫情爆发发生在 COVID-19 大流行的高峰期之一，但导致疫情爆发的罕见三角洲谱系与当时科罗拉多州不到 1% 的人类感染有关。

这种谱系在人类中的罕见性也支持了这样一种观点，即动物园的疫情是由单一的溢出事件引发的，很可能是由受感染的人类引发的。然而，从人到动物的多重独立传播或动物园内动物之间病毒传播的可能性仍然存在。

研究发现，SARS-CoV-2 核衣壳基因具有最强的正选择基因组特征，该基因编码负责包装病毒基因组的 RNA 结合核衣壳蛋白。

已经在感染人类的​​令人担忧的 SARS-CoV-2 变种中发现了该基因的突变。在实验和流行病学研究中，这些突变与病毒复制适应性的改善有关，表明该基因的变化可能会影响病毒在宿主环境中的存活和传播能力。

研究中发现的另一个值得注意的突变是刺突基因中鬣狗特异性的 T274I 突变。这种突变可能代表了对鬣狗特异性病毒进入受体的适应。人体研究的结构和免疫学分析表明，该位点的替换也可能有助于免疫逃逸。然而，这种突变对鬣狗的功能影响仍有待确定。

研究中发现的病毒种群随着时间的推移显示出快速扩张和多样化。文献中已知，选择的强度随着病毒群体的传播而增强。

动物园的爆发为病毒进化提供了真正的见解

总体而言，从受感染动物中分离出的病毒群体显示出大致相等的正选择和负选择特征分布，但从鬣狗中分离出的病毒群体除外，后者表现出独特的强正选择。

研究人员表示，这种差异可能与采样时间有关，因为鬣狗样本是在疫情爆发后期收集的，因此与狮子和老虎的样本相比，鬣狗样本可能是在感染过程中更晚收集的。这些结果强调了鬣狗中 SARS-CoV-2 进化速度增加的可能性。

总体而言，研究结果为了解物种间传播后宿主内病毒进化的机制提供了宝贵的见解。

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