高福:冠狀病毒的跨種傳播

時間:2015-07-27 21:59:08 來源: 點擊量:

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近日,Trends in Microbiology雜志在線發表了一篇題為"Bat-to-human: spike features determining 'host jump' of coronaviruses SARS-CoV, MERS-CoV, and beyond"的特邀綜述。文章作者高福院士(中國科學院微生物研究所,中國疾病預防控制中心),逯光文博士(四川大學華西醫院生物治療國家重點實驗室)和王奇慧博士(中國科學院微生物研究所)在文中系統地闡述了冠狀病毒表面刺突蛋白的分子特征及其與冠狀病毒跨種傳播的關系。

高福院士現為中國科學院微生物研究所研究員,同時擔任中國疾病預防控制中心副主任,中國科學院北京生命科學研究院副院長,中國科學院病原微生物與免疫學重點實驗室主任,2013年當選為中國科學院和發展中國家科學院院士,主要從事病原微生物跨宿主傳播、感染機制與宿主細胞免疫研究,在Nature、Science、Lancet、NEJM、NSMB、PNAS、PLoS Pathogens、Immunity等雜志發表論文330余篇。逯光文博士現為四川大學華西醫院生物治療國家重點實驗室研究員。王奇慧博士現為中國科學院微生物研究所助理研究員。近年來他們對中東呼吸綜合征冠狀病毒(MERS-CoV)和蝙蝠源冠狀病毒HKU4等開展了多項創新性的研究工作,相關研究成果發表在Nature和Cell Host & Microbe等雜志上。延伸閱讀(Nature, 2013, 500: 227-231; Cell Host & Microbe, 2014, 16: 328-337)。

冠狀病毒是一類具囊膜的RNA病毒,可感染動物和人;依據其血清型和基因型特征,又可進一步分為Alpha-、Beta-、Gamma-和Delta-冠狀病毒屬。目前能感染人的冠狀病毒主要集中在Alpha-和Beta-冠狀病毒屬,包括人冠狀病毒NL63、229E、OC43、HKU1以及嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒(SARS-CoV)和中東呼吸綜合征冠狀病毒(MERS-CoV)。后兩者均可導致急性呼吸窘迫綜合征,疾病進程快,病死率高。2002-2003年,SARS-CoV在世界范圍內引起了前所未見的"非典"疫情,共造成8000余例感染病例和800余例死亡病例;2012年,MERS-CoV在中東首次發現,并迅速擴散到歐、亞、美、非的多個國家和地區,已累計造成1368例感染病例和490例死亡病例,波及26個國家(依據世界衛生組織2015年7月21日統計數據)。尤其是過去兩個月在我國鄰國韓國發生的MERS-CoV局部暴發,曾一度造成嚴重的社會恐慌。需要特別關注的是,現有證據表明SARS-CoV和MERS-CoV均為動物源性,通過跨種傳播而感染人。因此,揭示以SARS-CoV和MERS-CoV為代表的冠狀病毒跨種傳播過程不僅是基礎研究領域的熱點,也對傳染病防控的公共衛生實踐至關重要。

病毒侵入宿主的第一步是病毒表面蛋白與宿主細胞表面特異性受體之間的相互作用,因此受體的種類和分布在很大程度上決定了病毒的宿主范圍和組織嗜性。冠狀病毒表面的刺突(spike,S)蛋白負責識別宿主受體并介導膜融合,進而完成病毒的侵入過程,是冠狀病毒能否以及如何實現跨種傳播的決定性因素之一。通常S蛋白會被宿主的蛋白酶進一步切割為S1和S2兩個亞基,前者含有識別受體的關鍵區域,即受體結合區(receptor-binding domain),而后者含有膜融合所需的關鍵元件(如融合肽、七肽重復區等)。因此,S蛋白的結構功能特點和受體識別特征,以及與S蛋白的切割激活(cleavage priming)密切相關的宿主蛋白酶的時空分布特征是病毒實現跨種感染的關鍵因素。

在這篇最新的綜述文章中,高福院士、逯光文和王奇慧博士首先就SARS-CoV S蛋白的結構特點、受體識別特征、以及S蛋白如何被宿主蛋白酶有效切割激活等方面進行了細致的總結;隨后系統地歸納了MERS-CoV S蛋白的相關研究進展;并進一步深入分析了基于S蛋白特征的病毒跨種傳播過程。作者們還對蝙蝠源冠狀病毒HKU4識別人源受體的最新工作進行了點評,概述了這一工作對于MERS-CoV蝙蝠起源的重要提示。這篇文章已發表在最新一期的Trends in Microbiology雜志上,并被選為當月的精選綜述(feature review)。

高福院士研究團隊多年來研究新發、突發傳染病病原的跨種傳播機制,在流感病毒、冠狀病毒等致病原的研究上先后在Nature、Science、Lancet等雜志發表多篇文章,去年底還應邀為Nature Reviews Microbiology撰寫綜述。延伸閱讀(Nature Reviews Microbiology, 2014, 12: 822-831)。

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