
12月7日,Nature (《自然》)期刊以长文 (Article) 形式在线发表了武汉大学病毒学国家重点实验室/生命科学学院严欢研究组在病毒受体领域的最新研究成果,论文题为“Close relatives of MERS-CoV in bats use ACE2 as their functional receptors”(《MERS冠状病毒在蝙蝠中的近亲病毒使用ACE2作为它们的功能性受体》),为相关疫苗与抗病毒药物的研发奠定基础。
NeoCoV于2012年在南非的开普棕蝠(Cape serotine)样本中被发现,是目前自然界已发现的最接近中东呼吸综合征病毒(MERS-CoV)的一种冠状病毒。严欢研究组在探索多种代表性蝙蝠冠状病毒功能性受体的过程中,发现NeoCoV和PDF-2180这两种MERS相关冠状病毒的假病毒能够以较低效率进入外源表达人ACE2受体的细胞。而领域内的人已经熟知,ACE2(angiotensin-converting enzyme 2)是新冠病毒SARS-CoV-2等Sarbecovirus亚属冠状病毒的受体。这一出乎预料的结果引起了研究组的高度重视。研究人员利用假病毒系统,进一步测试了46种蝙蝠ACE2受体,发现这两种病毒可以更加高效地结合多种阳翼手目蝙蝠的ACE2受体进入细胞。这一结果突破了目前人们对冠状病毒受体的传统认知,首次揭示了MERS相关冠状病毒可以使用ACE2而非DPP4(dipeptidyl peptidase 4,MERS-CoV等Merbecovirus亚属冠状病毒的受体)进入细胞。
研究还揭示了两种蝙蝠MERS相关冠状病毒(NeoCoV和PDF-2180)的功能性受体为ACE2,解析了这两种病毒与受体结合的复合体以及PDF-2180刺突蛋白三聚体的结构,提示了这一类病毒对人类健康的潜在威胁,并为MERS-CoV的蝙蝠起源假说提供了新的支持证据。该研究成果有助于进一步促进针对使用ACE2受体的MERS相关冠状病毒的基础研究,并为相关疫苗与抗病毒药物的研发奠定基础。科研团队强调,该研究涉及的所有感染实验均使用低风险的假病毒,并未涉及冠状病毒真病毒以及对真病毒进行遗传改造。
本世纪以来,三种β属冠状病毒(SARS-CoV,MERS-CoV,SARS-CoV-2)在人群中引发了三次重大疫情:非典(SARS)、中东呼吸综合征(MERS),以及新冠(COVID-19)。实际上,这三种病毒只是冠状病毒大家族的冰山一角,而人类对自然界许多有潜在人畜共患风险的冠状病毒的了解还非常有限。冠状病毒通过识别细胞表面的受体分子进入宿主细胞,故受体很大程度上决定了病毒的宿主范围,组织嗜性与传播能力。因此,成功鉴定冠状病毒受体并建立相应感染模型对揭示病毒感染与传播规律、评价病毒致病力与宿主免疫反应,以及开发疫苗与抗病毒药物具有重要意义。目前领域内普遍认为,Sarbecovirus亚属冠状病毒(如SARS-CoV和SARS-CoV-2)主要以ACE2为受体,Merbecovirus亚属冠状病毒(如MERS-CoV)主要以DPP4为受体,尽管很多β属冠状病毒的受体尚不明确。
MERS-CoV是目前已知致病力最强的人类冠状病毒,最早于2012年在沙特阿拉伯被发现,主要在中东地区国家流行。世界卫生组织(WHO)的最新统计数据显示,MERS已造成2600人的感染,其中935人死亡,病死率高达36%,所幸MERS-CoV传播能力明显弱于新冠病毒(SARS-CoV-2),在2016年之后只在中东地区有零星感染。MERS-CoV的中间宿主是骆驼,但其自然进化起源尚不明确。越来越多的证据表明,蝙蝠作为数百种ɑ和β属冠状病毒的天然宿主,在包括MERS-CoV在内多种人类冠状病毒的进化过程中扮演了重要角色。NeoCoV与PDF-2180分别于2012年与2017年在南非与乌干达的蝙蝠样本中被发现,是自然界目前已知最接近MERS-CoV的两种冠状病毒,进化上与MERS-CoV属于同一个病毒物种,但由于受体不明确,相关的研究报道寥寥无几。严欢研究员领衔的这项研究利用基于水泡性口炎(VSV)的假病毒系统结合结构分析等技术手段,揭示了MERS-CoV在蝙蝠中的近亲病毒NeoCoV与PDF-2180使用ACE2为受体。