[论文解读] 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 13

一句话总结

本文通过系统发育推断、序列比较和病毒蛋白结构-功能关系分析SARS-CoV-2的起源，结论指出当前数据尚无法明确区分自然溢出与实验室泄漏两种假说。文章强调，无论起源如何，都亟需加强生物安全政策与进化研究，以预防未来大流行。

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.

研究动机与目标

• 利用现有的病毒学与基因组数据，评估SARS-CoV-2起源的两种竞争性假说——自然动物源性溢出与实验室事故。
• 评估每种起源情景对生物安全法规、野生动物与家畜养殖以及科学政策的影响。
• 深化对驱动大流行病毒出现的分子机制的理解，以促进有效治疗与疫苗研发。
• 为风险评估与未来大流行准备提供科学基础。

提出的方法

• 基于序列数据，对SARS-CoV-2与已知冠状病毒进行系统发育推断。
• 将SARS-CoV-2基因组序列与相关蝙蝠冠状病毒和穿山甲冠状病毒进行比较分析。
• 对关键病毒蛋白（如刺突糖蛋白）进行结构与功能分析，以评估其进化适应性。
• 整合进化、结构与流行病学数据，评估不同起源情景。
• 利用现有基因组数据库与已发表的病毒学研究，为进化模型提供依据。
• 将先前发表于M{\'e}decine/Sciences的法文版论文翻译并更新，以实现更广泛的科学传播。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于系统发育与基因组数据，有哪些证据支持SARS-CoV-2的动物源性起源？
• RQ2 当前数据在多大程度上能够排除因病毒株意外释放导致的实验室起源？
• RQ3 SARS-CoV-2蛋白的结构特征与相关冠状病毒相比如何？这些特征对病毒适应性有何启示？
• RQ4 病毒起源的不确定性对生物安全法规与未来大流行预防有何影响？
• RQ5 冠状病毒的进化研究如何为疫苗与治疗药物开发提供启示？

主要发现

• 当前的基因组与系统发育数据尚不足以确凿判断SARS-CoV-2是源于自然动物源性溢出，还是意外的实验室释放。
• SARS-CoV-2基因组中未发现表明实验室操作的特征，但缺乏此类证据并不能排除实验室起源的可能性。
• SARS-CoV-2刺突蛋白表现出与高效进入人类细胞一致的结构适应性，提示其可能在动物宿主中已发生预先适应。
• 本文强调，无论起源如何，两种情景均对生物安全政策及功能获得性研究的监管具有重大影响。
• 作者强调，无论起源如何，理解病毒进化对于开发应对未来动物源性威胁的有效对策均至关重要。