[논문 리뷰] Tracing the origins of SARS-CoV-2 in coronavirus phylogenies

Erwan Sallard, José Halloy외 3명|PubMed|2020. 11. 25.

SARS-CoV-2 and COVID-19 Research참고 문헌 66인용 수 13

한 줄 요약

이 논문은 계통발생 추론, 서열 비교, 단백질 구조-기능 관계를 사용하여 SARS-CoV-2의 기원을 분석하며, 현재의 데이터로는 동물에서 인간으로의 자연적 유포와 생물학적 실험실 누출 가설을 명확히 구분할 수 없다고 결론을 내린다. 연구는 향후 팬데믹을 방지하기 위해 생물안전 정책 향상과 진화 연구 강화의 필요성을 강조한다. 불론 기원이 어떻게 되었는지에 관계없이.

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.

연구 동기 및 목표

• SARS-CoV-2 기원에 대한 경쟁적 가설—자연적 동물에서의 유포와 실험실 사고—를 현재의 바이러스학적 및 게놈 데이터를 바탕으로 평가하기 위해.
• 각 기원 시나리오가 생물안전 규제, 야생 및 가축 농업, 과학 정책에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 향후 팬데믹 바이러스 발생을 이끄는 분자적 메커니즘을 강화하여 치료제 및 백신 개발을 향상시키기 위해.
• 위험 평가 및 향후 팬데믹 대비에 과학적으로 기반한 기초를 제공하기 위해.

제안 방법

• 시퀀스 데이터를 사용하여 알려진 코로나바이러스와의 관련성에서 SARS-CoV-2의 계통발생 추론.
• 근연한 코끼리코로나바이러스 및 팡골린 코로나바이러스와 SARS-CoV-2 게놈 서열을 비교 분석.
• 핵심 바이러스 단백질(예: 스푸라이크 글리코프로테인)의 구조적 및 기능적 분석을 통해 진화적 적응 평가.
• 진화, 구조 및 역학적 자료를 통합하여 기원 시나리오 평가.
• 기존 게놈 데이터베이스와 출판된 바이러스학 연구를 활용하여 진화 모델 정보 제공.
• 더 넓은 과학적 환류를 위해 이전의 프랑스어 논문(M{\'e}decine/Sciences)을 번역 및 갱신.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 계통발생학적 및 게놈 데이터에 기반해 SARS-CoV-2의 동물 기원을 뒷받침하는 증거는 무엇인가?
• RQ2 현재의 데이터로는 바이러스 양식의 실수적 유출을 포함한 실험실 기원을 어느 정도 배제할 수 있는가?
• RQ3 SARS-CoV-2 단백질의 구조적 특징은 관련 코로나바이러스와 비교해 어떻게 다른가, 그리고 바이러스 적응에 대해 어떤 함의를 지니는가?
• RQ4 바이러스 기원의 불확실성이 생물안전 규제와 향후 팬데믹 예방에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 코로나바이러스의 진화 연구는 백신 및 치료제 개발에 어떻게 기여할 수 있는가?

주요 결과

• 현재의 게놈 및 계통발생 데이터로는 SARS-CoV-2가 자연적 동물에서의 유포로 기인했는지, 실수적 실험실 누출로 기인했는지 명확히 판단할 수 없다.
• SARS-CoV-2에 특별한 서열적 특징이 실험실 조작을 시사하지는 않지만, 그러한 증거가 없는 것은 실험실 기원 가능성을 배제하지는 않는다.
• SARS-CoV-2의 스푸라이크 단백질은 인간 세포에 효율적으로 침입할 수 있도록 적응된 구조적 특징을 보이며, 이는 동물 저류지에서의 사전 적응 가능성을 시사한다.
• 논문은 두 기원 시나리오 모두 생물안전 정책과 기능 증강 연구 규제에 중요한 함의를 지닌다고 강조한다.
• 저자들은 기원이 어떠한 것이든 간에, 향후 동물 기반의 위협에 효과적으로 대응하기 위해 바이러스 진화를 이해하는 것이 필수적이라고 강조한다.