研究表明，流浪狗可能是SARS-CoV-2大流行的源头

自从SARS-CoV-2爆发以来，科学家们一直在努力确定起源物种，以了解这种新型冠状病毒是如何首先从动物宿主跳到人类，导致目前的大流行感染了全球100多万人。

科学家们一直在蝙蝠和首次传入人类的SARS-CoV-2之间寻找中间动物宿主。众所周知，蝙蝠携带许多冠状病毒。

从蛇开始，到最近的穿山甲，许多动物都被认为是可能的中间病毒，但从它们身上分离出的病毒与SARS-CoV-2相差太远，这表明有一个共同的祖先生活在太久远的20世纪60年代。

现在，渥太华大学生物学教授夏旭华通过追踪不同物种的冠状病毒特征提出，流浪狗——特别是狗的肠道——可能是当前SARS-CoV-2大流行的起源。

夏主任说:“我们的观察结果为新冠病毒的起源和初步传播提供了一个新的假设。”“SARS-CoV-2的祖先和它最近的亲戚，一种蝙蝠冠状病毒，感染了犬科动物的肠道，很可能导致了这种病毒的快速进化病毒在犬科动物和它跳到人类。这表明，在对抗SARS-CoV-2的战斗中，监测野狗体内的sars样冠状病毒的重要性。”

研究结果发表在该杂志的高级在线版上分子生物学与进化．

夏一直在研究病毒在不同宿主中的分子特征。当病毒入侵宿主时，它们的基因组通常会留下战斗疤痕，因为它们通过基因组内的变化和适应，击退和逃避宿主的免疫系统。

人类和哺乳动物都有一种叫做ZAP的关键抗病毒前哨蛋白，它可以通过阻止病毒在宿主中的增殖和降解其基因组来阻止病毒的传播。病毒的目标是它的RNA基因组中的一对化学字母，称为CpG二核苷酸。CpG二核苷酸作为一个路标，人的免疫系统利用它来寻找和消灭病毒。ZAP在人体肺部巡逻，在骨髓和淋巴结中大量产生，这是免疫系统发动攻击的第一步。

但已经证明病毒可以反击。单链冠状病毒，如SARS-CoV，可以通过减少这些CpG信号点来避免ZAP，从而使ZAP失去作用。对另一种RNA病毒HIV的类似检查显示，它也利用了这种进化技巧，在应对人类抗病毒防御时失去CpG。这意味着病毒基因组上剩余的CpG二核苷酸可能在功能上对病毒很重要，可以在疫苗开发中作为修饰的靶点，以减弱毒性。

夏教授说:“可以把病毒病原体中CpG含量的减少看作是对公众健康威胁的增加，而CpG含量的增加则降低了这类病毒病原体的威胁。”“CpG含量增加的病毒更容易被宿主锁定免疫系统从而降低毒性，这将类似于天然疫苗。”

为了进行这项研究，夏教授检查了迄今为止存入GenBank的所有1252个β冠状病毒全基因组。夏发现，SARS-CoV-2及其最密切的已知亲戚——蝙蝠冠状病毒(BatCoV RaTG13)的CpG含量在其近亲冠状病毒中最低。

夏说:“最显著的模式是导致蝙蝠冠状病毒RaTG13谱系的病毒基因组CpG发生孤立但急剧下降的变化，据报道，该病毒于2013年从云南省的一只蝙蝠(Rhinolophus affinis)采样，但在2019年底SARS-CoV-2感染爆发后，武汉病毒学研究所才对其进行了测序。”“这种蝙蝠冠状病毒基因组是SARS-CoV-2最接近的系统发育亲戚，具有96%的序列相似性。”

“在这种情况下，很不幸的是，BatCoV RaTG13没有在2013年测序，否则CpG的下降可能是一个警告，因为有两个非常重要的影响，”夏说。“首先，病毒可能在ZAP高表达的组织中进化，这有利于CpG低的病毒基因组。第二，更重要的是，病毒的存活表明它成功地避开了zap介导的抗病毒防御。换句话说，这种病毒对人类来说已经变得隐秘和危险。”

夏用他的CpG工具重新检查了中东呼吸综合征的骆驼来源，并发现这些病毒感染了骆驼消化系统基因组CpG也低于感染骆驼呼吸系统的小鼠。

当他检查狗的数据时，他发现只有犬冠状病毒(ccov)的基因组具有类似于在SARS-CoV-2和蝙蝠冠状病毒RaTG13中观察到的基因组CpG值，ccov曾在全球范围内导致狗的一种高度传染性肠道疾病。第二，犬科动物，如骆驼，也有冠状病毒感染它们的消化系统，CpG低于感染它们的呼吸系统(犬呼吸道冠状病毒或属于BetaCoV的CRCoV)。

此外，已知的SARS-CoV-2进入细胞的细胞受体是ACE2(血管紧张素I转化酶2)。ACE2在人类消化系统中产生，在小肠和十二指肠中表达量最高，在肺中表达量相对较低。这表明，哺乳动物的消化系统可能是冠状病毒感染的一个关键目标。

夏教授说:“这与人们对SARS-CoV-2的低CpG是由在哺乳动物消化系统中进化的SARS-CoV-2的祖先获得的解释是一致的。最近的一份报告进一步证实了这一解释，即很高比例的COVID-19患者也患有消化不适。”“事实上，48.5%的人以消化系统症状为主诉。”

人类是夏观察到的唯一产生低基因组CpG值的冠状病毒基因组的其他宿主物种。在一项针对美国首批12名COVID-19患者的综合研究中，一名患者报告在出现发烧和咳嗽之前的初始症状是腹泻，10名患者中的7名患者的粪便样本检测结果为SARS-CoV-2阳性，包括3名腹泻患者。

犬科动物经常舔肛门和生殖器区域，不仅是在交配时，在其他情况下也是如此。这种行为将促进病毒从消化系统传播到呼吸系统，以及胃肠道病原体与呼吸道和肺部病原体之间的交换。

“在这种情况下，从粪便拭子中分离出蝙蝠冠状病毒(BatCoV RaTG13)具有重要意义，其基因组序列记录在基因库(MN996532)中。这些观察结果与SARS-CoV-2在哺乳动物肠道或与肠道相关的组织中进化的假设一致。”

夏的另一项研究发现涉及最近从穿山甲中分离出的病毒。最近从穿山甲中分离并测序了9个sars - cov -2类基因组，并将其存入GISAID数据库(gisaid.org)。“序列覆盖率最高的一个(GISAID ID: EPI_ISL_410721)的ICpG值为0.3929，接近于在现有的SARS-CoV-2基因组中观察到的CpG值的极低端。因此，SARS-CoV-2、蝙蝠cov RaTG13和来自穿山甲的病毒可能有一个低CpG的共同祖先，或者它们共同进化出了低CpG值。”

根据他的研究结果，夏提出了一种情况，冠状病毒首先从蝙蝠传播到吃蝙蝠肉的流浪狗。接下来，病毒RNA中对CpG的强选择基因组导致病毒快速进化，导致基因组CpG减少。最后，减少的病毒基因组CpG使该病毒躲过了人类zap介导的免疫反应，成为一种严重的人类病原体。

“尽管SARS-CoV-2的具体起源对当前的世界卫生危机至关重要，但这项研究更广泛地表明，通过考虑宿主防御与病毒基因组的相互作用，包括宿主组织施加的选择性压力，可以揭示病毒进化的重要证据病毒基因组成分,”夏说。

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