Эпидемия коронавируса COVID-19 имеет естественное происхождение

Новый коронавирус SARS-CoV-2, появившийся в городе Ухань в Китае в прошлом году и с тех пор вызвавший крупномасштабную эпидемию COVID-19 и распространившуюся более чем в 70 других странах, является продуктом естественной эволюции, согласно опубликованным результатам. сегодня в журнале Nature Medicine.

Анализ общедоступных данных о последовательности генома из SARS-CoV-2 и родственных вирусов не выявил доказательств того, что вирус был изготовлен в лаборатории или иным образом сконструирован.

«Сравнивая доступные данные о последовательностях генома для известных штаммов коронавируса, мы можем твердо определить, что SARS-CoV-2 возник в результате естественных процессов», — говорит Кристиан Андерсен, доктор философии, доцент кафедры иммунологии и микробиологии в Scripps Research и соответствующий автор. бумага.

Помимо Андерсена, авторы статьи «Проксимальное происхождение SARS-CoV-2» включают Роберта Ф. Гарри из Университета Тулэйн; Эдвард Холмс из Сиднейского университета; Эндрю Рэмбо из Эдинбургского университета; В. Ян Липкин, из Колумбийского университета.

Коронавирусы — это большое семейство вирусов, которые могут вызывать болезни, варьирующиеся по степени тяжести. Первое известное тяжелое заболевание, вызванное коронавирусом, возникло в 2003 году в Китае после эпидемии тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС). Вторая вспышка тяжелой болезни началась в 2012 году в Саудовской Аравии с респираторным синдромом на Ближнем Востоке (MERS).

31 декабря прошлого года власти Китая предупредили Всемирную организацию здравоохранения о вспышке нового штамма коронавируса, вызывающего тяжелое заболевание, которое впоследствии было названо SARS-CoV-2. По состоянию на 20 февраля 2020 года было зарегистрировано почти 167 500 случаев заболевания COVID-19, хотя многие более легкие случаи, вероятно, остались недиагностированными. Вирус убил более 6600 человек.

Вскоре после начала эпидемии китайские ученые определили последовательность генома SARS-CoV-2 и предоставили данные исследователям во всем мире. Полученные данные о геномной последовательности показали, что китайские власти быстро обнаружили эпидемию и что число случаев COVID-19 увеличивалось из-за передачи вируса от человека человеку после однократного внедрения в человеческую популяцию. Андерсен и его коллеги из нескольких других исследовательских институтов использовали эти данные для изучения происхождения и развития SARS-CoV-2, сосредоточившись на нескольких характерных признаках вируса.

Ученые проанализировали генетический шаблон для белков-шипов, арматуры на внешней стороне вируса, которую он использует для захвата и проникновения через внешние стенки клеток человека и животных. Более конкретно, они сфокусировались на двух важных особенностях белка шипа: рецептор-связывающий домен (RBD), своего рода захватный крючок, который захватывает клетки-хозяева, и сайт расщепления, молекулярный консервный нож, который позволяет вирусу взломаться и введите клетки-хозяева.

Доказательства естественной эволюции

Ученые обнаружили, что RBD-часть белков-спайков SARS-CoV-2 эволюционировала, чтобы эффективно воздействовать на молекулярную особенность клеток человека, которая называется ACE2, рецептор, участвующий в регуляции кровяного давления. Спайковый белок SARS-CoV-2 был настолько эффективен для связывания человеческих клеток, что ученые пришли к выводу, что это результат естественного отбора, а не продукт генной инженерии.

Это свидетельство естественной эволюции было подтверждено данными о магистрали SARS-CoV-2 — его общей молекулярной структуре. Если бы кто-то пытался создать новый коронавирус в качестве патогена, он бы создал его из основы вируса, который, как известно, вызывает болезнь. Но ученые обнаружили, что основа SARS-CoV-2 существенно отличается от таковой у уже известных коронавирусов и в основном напоминает родственные вирусы, обнаруженные у летучих мышей и ящеров.

«Эти две особенности вируса, мутации в RBD-части белка шипа и его отдельном остове, исключают лабораторные манипуляции как потенциальное происхождение SARS-CoV-2», — сказал Андерсен.

Джози Голдинг, доктор философии, ведущий специалист по эпидемиям в британском Wellcome Trust, сказала, что результаты, полученные Андерсеном и его коллегами, «крайне важны для предоставления основанных на фактических данных слухов о распространении вируса (SARS-CoV) -2) вызывая COVID-19. «

«Они пришли к выводу, что вирус является продуктом естественной эволюции, — добавляет Гулдинг, — прекращая любые спекуляции о преднамеренной генной инженерии».

Возможное происхождение вируса

Основываясь на анализе геномной последовательности, Андерсен и его сотрудники пришли к выводу, что наиболее вероятное происхождение SARS-CoV-2 следует одному из двух возможных сценариев.

В одном сценарии вирус развился до своего нынешнего патогенного состояния благодаря естественному отбору у нечеловеческого хозяина, а затем прыгнул к человеку. Так возникли предыдущие вспышки коронавируса, когда люди заражались вирусом после прямого воздействия цивет (SARS) и верблюдов (MERS). Исследователи предложили летучих мышей в качестве наиболее вероятного резервуара для SARS-CoV-2, так как он очень похож на коронавирус летучей мыши. Однако нет никаких зарегистрированных случаев прямой передачи от летучей мыши-человека, что позволяет предположить, что между летучими мышами и людьми был промежуточный хозяин.

В этом сценарии обе отличительные черты остроконечного белка SARS-CoV-2 — часть RBD, которая связывается с клетками, и сайт расщепления, который открывает вирус — развились бы до их текущего состояния до попадания в организм человека. В этом случае нынешняя эпидемия, вероятно, возникла бы быстро, как только люди заразились, поскольку вирус уже выработал бы свойства, которые делают его патогенным и способным распространяться между людьми.

В другом предложенном сценарии непатогенная версия вируса перепрыгнула с животного-хозяина на человека и затем эволюционировала до его нынешнего патогенного состояния в человеческой популяции. Например, некоторые коронавирусы панголинов, похожих на броненосцев, встречающиеся в Азии и Африке, имеют структуру RBD, очень похожую на структуру SARS-CoV-2. Коронавирус из панголина, возможно, мог быть передан человеку либо напрямую, либо через промежуточного хозяина, такого как циветы или хорьки.

Тогда другой отличительный белок-спайк, характерный для SARS-CoV-2, сайт расщепления, мог эволюционировать в организме человека, возможно, посредством ограниченного необнаруженного кровообращения в человеческой популяции до начала эпидемии. Исследователи обнаружили, что сайт расщепления SARS-CoV-2, похоже, похож на сайты расщепления штаммов птичьего гриппа, которые, как было показано, легко передаются между людьми. SARS-CoV-2 мог создать такой вирусный сайт расщепления в клетках человека и вскоре запустить нынешнюю эпидемию, поскольку коронавирус, возможно, стал бы гораздо более способным к распространению между людьми.

Соавтор исследования Эндрю Рамбо предупредил, что на данном этапе трудно, если не невозможно, узнать, какой из сценариев наиболее вероятен. Если SARS-CoV-2 поступил в организм человека в его нынешней патогенной форме из животного источника, это повышает вероятность будущих вспышек, так как вызывающий болезнь штамм вируса все еще может циркулировать в популяции животных и может вновь попасть в люди. Вероятность того, что непатогенный коронавирус проникнет в человеческую популяцию и затем приобретет свойства, аналогичные SARS-CoV-2, ниже.

Финансирование исследований было предоставлено Национальными институтами здравоохранения США, Благотворительными фондами Пью, Фондом Wellcome, Европейским исследовательским советом и Австралийской ассоциацией лауреатов ARC.

Источник истории:

Материалы предоставлены научно-исследовательским институтом Скриппса . Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.

---

Ссылка на журнал :

1. Кристиан Дж. Андерсен, Эндрю Рэмбо, В. Ян Липкин, Эдвард С. Холмс, Роберт Ф. Гарри. Проксимальное происхождение SARS-CoV-2 . Медицина Природы , 2020; DOI: 10.1038 / s41591-020-0820-9