PLoS Pathog：新研究揭示遗传跳跃与病毒如何在无声中变异成全球威胁，新发现40种未知套式病毒

就像 SARS-CoV-2 冠状病毒一样，一些病毒在未引起人们注意的情形下引发大规模流行病。它们并不是新病毒，但在基因上发生了变化。特别是，不同病毒种类之间的遗传物质交换会导致突然出现特征发生重大改变的威胁性病原体。

在一项新的大规模研究中，来自德国癌症研究中心等研究机构的研究人员通过基因分析证明了这一点。相关研究结果近期发表在PLoS Pathogens期刊上，论文标题为“Deep mining of the Sequence Read Archive reveals major genetic innovations in coronaviruses and other nidoviruses of aquatic vertebrates”。

德国癌症研究中心小组组长Stefan Seitz报告说，“利用新的计算机辅助分析方法，我们在从鱼类到啮齿类动物的各种脊椎动物中发现了40种以前未知的套式病毒（nidovirus），其中包括13种冠状病毒。”在高性能计算机的帮助下，这些作者筛选了近 30 万个数据集。Seitz认为，他们如今可以一次性分析如此大量的数据，这为人们开辟了全新的视角。

病毒研究仍处于相对初级阶段。人们只知道自然界中所有病毒的一小部分，尤其是那些会导致人类、家畜和农作物生病的病毒。因此，这种新方法有望使人们对天然病毒库的了解实现质的飞跃。

Seitz和他的同事们带着新的问题，通过他们的高性能计算机发送了存储在科学数据库中的脊椎动物基因数据。他们寻找受病毒感染的动物，以便大规模获取和研究病毒遗传物质。这项研究的重点是所谓的套式病毒，其中包括冠状病毒家族。

套式病毒的遗传物质是 RNA（核糖核酸），它们广泛存在于脊椎动物中。这种种类丰富的病毒群体具有一些共同特征，这些特征将它们与其他所有 RNA 病毒区分开来，并体现了它们之间的关系。然而，在其他方面，套式病毒也有着独特的特征，比如基因组的大小。

图片来自PLoS Pathogens, 2024, doi:10.1371/journal.ppat.1012163

在新病毒的出现方面，有一个发现特别有趣：在同时感染不同病毒的宿主动物体内，病毒基因会在病毒复制过程中发生重组。Seitz说，“显然，我们在鱼类身上发现的套式病毒经常在不同病毒种类之间交换遗传物质，甚至在不同的病毒科之间也是如此。”当亲缘关系较远的病毒发生‘杂合’时，就会产生具有全新特性的病毒。Seitz认为，这种进化上的飞跃不仅会影响病毒的攻击性和危险性，还会影响它们对某些宿主动物的依附性。

Seitz解释说，“”我们在鱼类套式病毒中发现的基因交换，很可能也会在哺乳动物病毒中出现。与树鼩一样，蝙蝠经常感染大量不同的病毒，被认为是真正的大熔炉。SARS-CoV-2 冠状病毒很可能也是在蝙蝠身上发展起来的，并从那里传播给了人类。

在不同的套式病毒之间进行基因交换后，这些病毒锚定在宿主细胞表面上的刺突蛋白往往会发生变化。论文第一作者Chris Lauber通过家族树分析证明了这一点。改变这种锚定分子可以大大改变这些病毒的特性，使其对自己有利，例如增加病毒的传染性或使其能够切换宿主。

宿主的改变，特别是从动物到人类的宿主的改变，可以极大地促进病毒的传播，这一点在COVID-19大流行中得到了充分的证明。发生极大改变的病毒可以在任何时候突然出现，成为一个巨大的威胁。

这种新的高性能计算机过程有助于防止新病毒的传播。Stefan Seitz解释说，它可以系统地搜索对人类有潜在危险的病毒变体。他还认为，在他的研究领域——与病毒相关的致癌方面，还有一个重要的应用前景，“我可以想象，我们可以利用新的高性能计算系统地检查癌症患者或免疫力低下者体内的病毒。我们知道，病毒可以诱发癌症，最著名的例子就是人类乳头瘤病毒（HPV）。但到目前为止，我们看到的可能只是冰山一角。这种高性能计算方法为追踪以前未被发现的、潜伏在人类机体内并增加恶性肿瘤风险的病毒提供了机会”。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Chris Lauber et al. Deep mining of the Sequence Read Archive reveals major genetic innovations in coronaviruses and other nidoviruses of aquatic vertebrates. PLoS Pathogens, 2024, doi:10.1371/journal.ppat.1012163.