[論文レビュー] Tracing the origins of SARS-CoV-2 in coronavirus phylogenies

Erwan Sallard, José Halloy+3 more|PubMed|Nov 25, 2020

SARS-CoV-2 and COVID-19 Research参考文献 66被引用数 13

ひとこと要約

本稿は系統発生推定、配列比較、タンパク質の構造機能関係を用いてSARS-CoV-2の起源を分析し、現在のデータでは原宿への自然的なズーンオティックなスプライスと研究所からの漏洩の仮説を明確に区別できないと結論づけている。両者の可能性にかかわらず、将来のパンデミックを防ぐために、バイオセーフティ政策と進化的研究の改善が不可欠であると強調している。

ABSTRACT

SARS-CoV-2 is a new human coronavirus (CoV), which emerged in People's Republic of China at the end of 2019 and is responsible for the global Covid-19 pandemic that caused more than 540 000 deaths in six months. Understanding the origin of this virus is an important issue and it is necessary to determine the mechanisms of its dissemination in order to be able to contain new epidemics. Based on phylogenetic inferences, sequence analysis and structure-function relationships of coronavirus proteins, informed by the knowledge currently available, we discuss the different scenarios evoked to account for the origin - natural or synthetic - of the virus. On the basis of currently available data, it is impossible to determine whether SARS-CoV-2 is the result of a natural zoonotic emergence or an accidental escape from experimental strains. Regardless of its origin, the study of the evolution of the molecular mechanisms involved in the emergence of this pandemic virus is essential to develop therapeutic and vaccine strategies.

研究の動機と目的

• SARS-CoV-2の起源に関する対立仮説（自然的ズーンオティックなスプライス対研究所事故）を、現在のウイルス学的およびゲノムデータを用いて評価すること。
• 各起源シナリオがバイオセーフティ規制、野生動物および家畜の養殖、科学的政策に与える影響を評価すること。
• パンデミックウイルス出現を引き起こす分子機構をよりよく理解し、治療法およびワクチン開発の改善に貢献すること。
• リスク評価および将来のパンデミック準備の科学的根拠を提供すること。

提案手法

• 配列データを用いて、既知のコロナウイルスと関連するSARS-CoV-2の系統発生推定。
• 類縁のコウノトリ科およびパンダコロナウイルスと比較して、SARS-CoV-2ゲノム配列を分析。
• スパイク糖タンパク質などの主要なウイルスタンパク質の構造的・機能的分析により、進化的適応を評価。
• 進化的、構造的、疫学的データを統合し、起源シナリオを評価。
• 既存のゲノムデータベースおよび公表済みのウイルス学的研究を活用して、進化的モデルを構築。
• フランス語で発表された過去の論文（M{\'e}decine/Sciences）を翻訳・更新し、広範な科学的共有を図ること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 系統発生的およびゲノム的データに基づいて、SARS-CoV-2のズーンオティックな起源を支持する証拠は何か？
• RQ2 現在のデータでは、ウイルス株の誤って放出された研究所由来の起源をどの程度排除できるか？
• RQ3 SARS-CoV-2タンパク質の構造的特徴は、類縁コロナウイルスと比較してどのように異なるのか？ そして、それらはウイルス適応に何を示唆するか？
• RQ4 ウイルスの起源が不確かである場合、バイオセーフティ規制および将来のパンデミック予防にどのような影響を与えるか？
• RQ5 コロナウイルスの進化的研究は、ワクチンおよび治療法開発にどのように貢献できるか？

主な発見

• 現在のゲノムおよび系統発生的データでは、SARS-CoV-2が自然的ズーンオティックなスプライスによって起源をもつのか、あるいは誤って放出された研究所由来のものなのかを明確に特定することはできない。
• SARS-CoV-2に実験的改変の痕跡は認められないが、その欠如が研究所由来の可能性を完全に除外するものではない。
• SARS-CoV-2のスパイクタンパク質は、ヒト細胞への効率的な侵入を可能にする構造的適応を示しており、動物の保菌者で事前に適応していた可能性を示唆している。
• 本稿は、両起源シナリオがバイオセーフティ政策および機能増強研究の規制に大きな影響を及ぼす可能性を強調している。
• 著者らは、起源にかかわらず、ウイルスの進化を理解することが、将来のズーンオティックな脅威に対する効果的な対策開発に不可欠であると強調している。