通过解码冠状病毒基因组，科学家开始在COVID-19上占据上风
来源：本站原创 2020-03-02 09:01
2020年3月2日讯 /生物谷BIOON /——导致COVID-19的冠状病毒的遗传密码只有大约3万个碱基，但它讲述了一个怎样的故事呢？这些核苷酸隐藏了病毒过去的秘密，包括它的起源，它在家庭中的传播和它到遥远港口的旅程。他们通过感染没有明显疾病症状的人来表明病毒已经扩散了多长时间，以及是否能够隐藏起来。他们可以为药物、疫苗和公共卫生战略指明道路，从而可能控制
这些核苷酸隐藏了病毒过去的秘密，包括它的起源，它在家庭中的传播和它到遥远港口的旅程。他们通过感染没有明显疾病症状的人来表明病毒已经扩散了多长时间，以及是否能够隐藏起来。他们可以为药物、疫苗和公共卫生战略指明道路，从而可能控制住一场失控的危机。
解开这一切需要团队合作和技术的结合，而这在近20年前非典爆发时是不存在的。但是今天，当一种致命的病毒不知从何而来的时候，遗传学家是国际侦探游戏中不可或缺的玩家。
"现在我们真的可以得到这个谜题的更完整的版本，"国家过敏和传染病研究所(National Institute of Allergy and Infectious Diseases)基因组学和先进技术办公室(office of genomics and advanced technology)主任Liliana Brown博士说。
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在20世纪的大部分时间里，寻找细菌/病毒的核心技术一直是一种劳动密集型的过程，称为接触追踪。它首先搜索第一个被感染的人。然后搜索范围扩大到那些最初与患者互动的人，然后是他们互动的人，等等。
幸运的是，接触追踪的结果是一个带有时间节点的细菌传播地图，包括每一个病例的疾病，死亡和康复。这些调查提供了关于病原体如何传播、有多致命以及采取哪些措施--包括隔离、学校停课和旅行限制--可以减缓其传播的推断和见解。
然而，接触追踪是一个不完美的过程，它依赖于人们的记忆、他们的坦率以及没有与陌生人偶遇的机会。利用基因组学，科学家可以追踪病人之间突变的进程，并建立它们之间的关联性。
它可以填补由于记忆缺失或隐瞒而留下的空白。它甚至可以标记出远距离陌生人之间新的、令人担忧的传播方式--例如，通过通风口或连接公寓的管道，或者通过空气中比预期逗留时间更长的粒子。
"基因组学已经完全改变了我们追踪病毒并了解它们传播的能力，"Kristian Andersen说，他是这个新兴领域的先驱，在Scripps研究转化研究所工作。"我们正在获得以前不可能获得的知识。"
病毒会一次一个地泄露它的秘密。当它从一个寄主传到另一个寄主，或从一个种群传到另一个种群时，它不断地传播、收获，或只是修改定义它的序列。
有了功能强大的计算机和对基因如何运作和变化的成熟理解，遗传学家在成堆的数据中寻找能让他们占上风的线索。
为了做到这一点，他们分解从不同的人或动物身上采集的病毒样本的DNA或RNA序列。然后他们把这些序列叠在一起，看它们是如何改变的，在哪里改变的。有了足够的样本，他们就可以重建病毒变化的"树谱"。
通过观察树干--所有样本的共同祖先--他们可能会发现爆发的最早的病人。这可以帮助科学家确定这种病毒何时首次在人类身上出现，并缩小可能孵化出这种病毒的动物物种的范围。
他们可以进一步观察分支，了解谁感染了谁，传播的速度有多快，以及传播过程中的突变是使病毒更具传染性还是更具致命性。
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当样本的遗传多样性似乎大得令人难以置信时，研究人员必须探索有关他们正在对付的病毒的新可能性。
也许它感染的人比最初认为的要多，但传播时没有引起症状。也许它从它的动物基地对人类发动了多次攻击。或者它可能已经在人体中无害地循环了多年，并且最近获得了一种突变，导致它的宿主生病。
在仅仅十多年的时间里，这种类型的基因侦查--科学家称之为系统动力学分析--改变了疾病侦探调查疾病爆发的方式。
在长达三年的恐怖统治期间，埃博拉病毒的基因组分析发现了几个问题，当时它似乎变得更擅长从一个人跳到另一个人，并证明了关闭塞拉利昂和利比里亚边境的价值。
对寨卡病毒的研究显示，2013年，寨卡病毒在法属波利尼西亚传播时对胎儿造成了伤害，一年多之后，它在巴西引发了一波出生缺陷。
基因测序帮助确认了蝙蝠是中东呼吸综合征病毒的起源，骆驼是将MERS传染给人类的动物。
到目前为止，中国科学家已经对至少115个COVID-19冠状病毒样本进行了全基因组测序，并与国际遗传学家分享了详细信息，后者正在对这些样本进行筛选，以寻找答案。
这些序列已经证明，病毒在感染人类之前，是从野生动物宿主中产生的。蝙蝠是主要的怀疑对象，因为从武汉及周边地区的蝙蝠身上提取的病毒样本，与从疫情初期因不明原因的肺炎住院患者身上提取的样本，其RNA几乎没有区别。
同样的模式--树干底部是蝙蝠，武汉第一批比他们高一点的人类病人，以及最近越来越多的受害者--使科学家能够确定病毒在人体内出现的时间大约在12月初。
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作为一个附带的好处，测序工作为中国关于其疫情管理的说法提供了科学依据。中国当局声称，他们对一种危险的新病毒的出现迅速做出了反应，他们对中国人民和国际社会没有任何保留。到目前为止，他们与世界共享的基因数据表明这是正确的。
最后，将基因排序技术与老式的疾病搜索相结合，让科学家们得以近实时地了解到罕见的进化过程。
在像人类这样的长寿生物身上观察它需要数千年的时间。但是病毒是不断变化的，通过筛选一次爆发的样本，研究人员可以非常清晰地捕捉到病毒适应的微妙过程。
加州大学洛杉矶分校(UCLA)的生物数学家Marc Suchard博士研究了艾滋病病毒和流感的进化，他说，即使是一个微小的变化，也可能揭示出病毒突变的关键时刻，这种突变要么会增强其适应性，要么会导致其灭亡。
有了病毒生命周期的动态细节，科学家可以做的不仅仅是证实他们关于自然选择如何选择赢家的猜测，Suchard说。他们可以帮助回答一些最令人担忧的问题：谁应该首先接种疫苗？检疫会有效吗？什么时候令人欣慰的文化习俗会危及一个社区的安全？
他说，在一个病毒威胁不断的世界里，最终结果可能是挽救生命。（生物谷Bioon.com）
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