[病毒]新研究:新冠患者病毒存在快速进化风险,需更多序列追踪进化

新冠病毒的进化速度、病毒与被感染者肺中其他微生物互动的方式 , 目前尚不清楚 。 近日 , 国际学术期刊《临床传染病》(Clinical Infectious Diseases)刊发了来自中国研究团队的学术论文:新冠病毒在患者体内的基因多样性(Genomic diversity of SARS-CoV-2 in Coronavirus Disease 2019 patients) , 聚焦了以上问题 。
研究团队对8例新冠肺炎患者 , 25例社区获得性肺炎(CAP , 指在医院外罹患的肺实质炎症)患者和20例健康对照者的支气管肺泡灌洗液进行了转录组测序 。 研究得出在一些新冠病毒感染者体内发现了病毒多样性水平升高 , 这表明病毒存在快速进化的风险 。 尽管没有发现宿主内变异(intra-host variants)传播的证据 , 但也不应忽视这种风险 。
研究团队还表示:病毒在感染患者后会在其体内进化 , 这可能会影响病毒的毒力、传染性和可传播性 。 尽管宿主内变异如何在人群中传播尚不清楚 , 但有必要加强对人群中病毒进化和相关临床变化的监测 。
值得注意的是 , 患者新冠病毒基因组可能高度多样化 , 这在其他病毒中也能观察到 。 高多样性可能会增加病毒种群的适应性 , 使其难以消除 。 需要进行进一步的研究 , 以探索这可能如何影响对病毒的免疫反应 , 以及在人体或在传播过程中是否存在对不同毒株起作用的选择 。
研究最后总结道 , 总的来说 , 这项研究揭示了患者体内新冠病毒的进化 , 这是大多数RNA病毒的共同特征 。 这些变异如何影响病毒的适应度和群体的遗传多样性 , 有待进一步的研究 。 目前 , 公共数据库只共享有限的序列 , 因此迫切需要积累更多的序列来跟踪病毒基因组的进化 , 并将这些变化与临床症状和结果联系起来 。
该论文团队成员来自以下单位:中国科学院北京基因组研究所;中国科学院大学;国家卫健委重点实验室 , 中国医学科学院病原生物学研究所;北京大学生物医学前沿创新中心;北京大学人民医院呼吸与危重症医学科;广东省新发传染病诊治重点实验室 , 新发传染国家重点实验室;福建人民医院;西安交通大学第一附属医院;中国科学院动物进化与遗传前沿交叉卓越创新中心等 。 论文的通讯作者为中国科学院北京基因组研究所研究员、博士生导师李明锟 。
新冠病毒感染者体内高水平的宿主内变异
根据目前的数据 , 估计早期的新冠病毒基本传染数(R0)在2.2到3.5之间 , 对公共健康构成了严重威胁 。 最近的研究已将蝙蝠确定为新冠病毒的可能来源 , 该病毒可能使用与SARS-CoV相同的细胞表面受体 , 即ACE2 。 这些研究提高了我们对新冠病毒的理解 。 但是 , 我们对新型病毒的了解仍然有限 。
在人体中 , 新冠病毒得承受强大的免疫压力 , 这可能令病毒不断积累突变 , 从而突破免疫系统的控制 。 这些突变可能导致新冠病毒的毒力、传染性和传播性发生变化 。 因此 , 研究者们认为必须研究突变的模式和发生的频率 。
研究团队对8名患有新冠病毒感染者的支气管肺泡灌洗液(BALF)样本进行了转录组测序 。 2019年12月24日至2020年2月9日之间收集的这110个序列研究发现 , 宿主内变异的数量在0到51之间 , 中位数为4 , 表明该病毒的进化速率很高 。
研究团队总共鉴定出84个宿主内变异 , 其最小等位基因频率(MAF , 通常是指在给定人群中的不常见的等位基因发生频率)大于5% , 而25个变异的MAF大于20% 。
[病毒]新研究:新冠患者病毒存在快速进化风险,需更多序列追踪进化
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值得注意的是 , 变异的数量与测序深度无关 。
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总体Ka/Ks(异义替换(Ka)和同义替换(Ks)之间的比例 , 可以判断是否有选择压力作用于这个蛋白质编码基因)明显小于1 , 这对于宿主内变异和群体数据中观察到的多态性而言是相似的 , 这表明:纯化选择作用于两种类型的突变 。
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在基因中观察到的变体数目与基因长度成比例(对于宿主内变异 , cor=0.950 , p=8E-06;对于多态性 , cor=0.957 , p=4E-06) 。 尽管在多位患者中仅观察到一小部分变异(图2C , 84位患者中的2位) , 但某些位置更容易发生突变 , 例如位置10779 , 在所有7位患者中均观察到了突变等位基因A , 频率范围从15%到100% 。
每个个体的宿主内变异数量显示出较大的差异(MAF≥5%的变异为0到51 , 中位数为4; MAF≥20%的变异为0到19 , 中位数为1) , 这不能用批次效应、覆盖范围差异或污染(新冠病毒感染者一至四即nCoV1-4在一批中 , 新冠病毒感染者五至八即nCoV5-8在另一批中;大多数突变未在群体数据中观察到)来解释 。 研究团队还注意到 , 变异的数量与症状发作后的天数或患者的年龄无关 。
总体而言 , 没有找到导致新冠病毒感染者六中有极高水平变体的任何原因(51个变体) 。


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