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科學家追蹤COVID-19在野生動物中廣泛的無聲傳播

2024-08-01科學

透過追蹤COVID-19病毒的遺傳密碼發現,維吉尼亞州23種常被研究的野生動物中有 6 種表現出感染SARS-CoV-2的跡象。維吉尼亞理工大學的研究發現,SARS-CoV-2 病毒廣泛存在於維吉尼亞州的各種野生動物物種中,並有證據表明存在人對動物的傳播和新型病毒變異,這凸顯了加強監測和研究病毒在不同宿主體內行為的必要性。

維吉尼亞理工大學對維吉尼亞州常見的野生動物進行的一項研究發現,SARS-CoV-2(COVID-19 的致病病毒)在動物體內廣泛存在,尤其是在人類活動頻繁的地區。研究人員發現了與當時在人類中流行的病毒相一致的變異體,其中一只負鼠的病毒變異體以前從未報道過,這說明病毒的變化有可能對人類及其免疫反應產生潛在影響。圖片來源:約瑟夫-霍伊特/維吉尼亞理工大學

SARS-CoV-2是導致COVID-19的病毒,在野生動物物種中廣泛存在。今天(2024 年 7 月 29 日)發表在【自然-通訊】(Nature Communications)上的維吉尼亞理工大學的一項研究顯示,在六種常見的散養物種中檢測到了該病毒,在五種物種中發現了表明曾接觸過該病毒的抗體,接觸率從 40% 到 60% 不等,視物種而定。

研究發現,對野生動物的基因追蹤證實了SARS-CoV-2的存在,以及與當時在人類中流行的變異株密切匹配的獨特病毒變異的存在,進一步證實了人對動物的傳播。

據維吉尼亞理工大學弗拉林生物醫學研究所、理學院生物科學系和弗拉林生命科學研究所的科學家們稱,在遠足徑和人流量大的公共場所附近的動物身上發現的 SARS CoV-2 感染率最高,這表明病毒是從人類傳染給野生動物的。

研究人員說,這些發現強調了在野生動物中發現 SARS-CoV-2 的新型變異以及進行廣泛監測的必要性。這些變異可能更具危害性和傳播性,給疫苗開發帶來了挑戰。

想象一下,病毒就像一把鑰匙,而它能感染的細胞就像一把鎖。病毒不能感染任何動物的任何細胞;它需要找到一個有合適"鎖"(稱為受體)的細胞,或者改變它的鑰匙(病毒蛋白)以適應新的鎖。為此,鑰匙需要透過突變來改變形狀,以適應新鎖。Carla Finkielstein 和維吉尼亞理工大學弗拉林生物醫學研究所分子診斷實驗室註意到,當 SARS-CoV-2 病毒跳到負鼠和松鼠等野生動物身上時,SARS-CoV-2 中的鑰匙就會發生這種變化。關鍵的 S 蛋白至少發生了兩次突變,在這個模擬中顯示為黃色,這為病毒跳躍並傳播到其他物種提供了前進演化途徑。紫色部份是 S 蛋白辨識的受體,以便病毒能夠進入。資料來源:Carla Finkielstein/維吉尼亞理工大學

不過,科學家們強調,他們沒有發現病毒從動物傳染給人類的證據,人們不應該擔心與野生動物的典型互動。

調查人員對維吉尼亞州 23 種常見物種的動物進行了檢測,以確定是否存在活動感染和表明以前感染過病毒的抗體。他們在鹿鼠、維吉尼亞負鼠、諾古力、土撥鼠、東部棉尾兔和東部紅蝙蝠身上發現了病毒跡象。從一只負鼠身上分離出的病毒顯示出病毒變異,這種變異以前從未報道過,有可能影響病毒對人類的影響及其免疫反應。

"當我們與野生動物接觸時,病毒會從人類身上跳到野生動物身上,就像搭便車的人換了一個新的、更合適的宿主,"VTC 弗拉林生物醫學研究所生物科學教授、論文通訊作者之一 Carla Finkielstein 說。"病毒的目的是為了生存而傳播。病毒的目的是感染更多的人類,但疫苗可以保護許多人類。因此,病毒轉向動物,在新的宿主中適應和變異,以茁壯成長"。

弗拉林生物醫學研究所教授兼維吉尼亞理工大學分子診斷實驗室科學主任卡拉-芬基爾史坦(Carla Finkielstein)和維吉尼亞理工大學理學院生物科學助理教授約瑟夫-霍伊特(Joseph Hoyt)在【自然通訊】(Nature Communications)上發表了有關野生動物中SARS-CoV-2流行情況的研究結果。資料來源:維吉尼亞理工大學

以前曾在野生動物身上發現過 SARS CoV-2 感染病例,主要是在白尾鹿和野生水貂身上。維吉尼亞理工大學的這項研究大大增加了受檢物種的數量,並加深了人們對病毒在野生動物之間傳播的了解。 這些數據表明,野生動物廣泛接觸病毒,而人類活動頻繁的地區可能成為跨物種傳播的接觸點。

維吉尼亞理工大學理學院生物科學助理教授、論文通訊作者約瑟夫-霍伊特(Joseph Hoyt)說:"我們對 SARS-CoV-2 在更廣泛的野生動物群落中傳播的了解存在巨大的、重要的空白,這才是這項研究的真正動機。迄今為止,很多研究都集中在白尾鹿身上,而我們常見的後院野生動物身上發生了什麽仍然不得而知。"

研究小組在維吉尼亞州各地收集了 798 份鼻腔和口腔拭子樣本,樣本來自野外活體捕獲並放歸的動物,或正在接受野生動物康復中心治療的動物。研究小組還從 6 個物種中采集了 126 份血液樣本,選擇這些地點是為了比較從城市地區到偏遠荒野等不同人類活動水平的地點的動物體內是否存在病毒。

研究還發現,同一天在同一地點有兩只小鼠出現了完全相同的變異體,這表明它們要麽是從同一個人身上感染的,要麽是其中一只感染了另一只。

研究人員還不確定人類向動物傳播的途徑。其中一種可能是廢水,但維吉尼亞理工大學的科學家認為,垃圾箱和丟棄的食物更有可能是傳播源。

霍伊特實驗室的前博士後阿曼達-戈德伯格(Amanda Goldberg)是這項研究的第一作者,她說:"我認為這項研究給我們的最大啟示是,病毒無處不在。我們在一大批常見的後院動物身上發現了陽性反應。"她是這項研究的第一作者。

雖然這項研究的重點是維吉尼亞州,但許多檢測呈陽性的物種都是北美常見的野生動物。霍伊特說,它們很可能也暴露在其他地區,因此迫切需要在更廣泛的地區進行監測。

"病毒對宿主是兩條腿走路還是四條腿走路漠不關心。它的首要目標是生存。不能給病毒帶來生存或復制優勢的突變不會持續下去,最終會消失,"兼任維吉尼亞理工大學分子診斷實驗室主任的芬基爾史坦說。羅諾克實驗室成立於2020年4月,旨在擴大COVID-19檢測範圍。

"我們深知對感染這些物種的病毒基因組進行測序的重要性,"Finkielstein 說。"這是一項艱巨的任務,只有由一群才華橫溢的分子生物學家、生物資訊學家和建模人員在最先進的裝置中才能完成。我為我的團隊和我的合作者、他們的專業精神以及他們為確保我們成功所做的一切貢獻感到驕傲。"

科學家們說,對這些變異的監測應該繼續下去,而不應被忽視。關於病毒如何從人類傳播給野生動物,如何在一個物種內傳播,或許如何從一個物種傳播到另一個物種,還需要更多的研究。

霍伊特說:"這項研究突出表明,SARS-CoV-2 在自然界中的宿主範圍可能很大,它的傳播範圍可能真的很廣。要了解哪些野生動物物種(如果有的話)對人類長期保持SARS-CoV-2至關重要,還有很多工作要做。"

芬基爾史坦說:"但我們已經了解到,SARS CoV-2 不僅僅是人類的問題,需要一個多學科團隊才能有效解決它對各種物種和生態系的影響。"

編譯自/scitechdaily