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新冠病毒源自哪里?基因组分析解读秒懂

2021.1.12

  研究小组分析了2019年12月至2020年3月间测定的各国患者感染的新冠病毒基因组。结果发现全球新冠病毒分为三个有密切“血缘关系”的不同“变体”,分别标记为“A”、“B”和“C”。

  美国和澳大利亚的患者主要感染的是A型病毒,在武汉居住的美国人中也发现了A的变异版本。

  武汉甚至整个东亚地区主要流行的是B型病毒。

  C型则主要集中于在法国、意大利、瑞典、英国等欧洲国家,在新加坡和韩国等地也有少量存在,在中国内地并未找到。

  更值得注意的是,A型病毒与蝙蝠及穿山甲体内发现的冠状病毒最为接近,因此被研究人员称为“原始类型”。按照血缘关系,B由A变异而来,二者相差两个突变,C由B变异而来,二者仅相差一个突变。

  论文第一作者、剑桥大学遗传学家彼得·福斯特认为,B型病毒之所以在东亚地区大流行,很可能因为其更适应该地区人群。我们似乎看到东亚地区的病毒突变率比其他地区更慢。

  福斯特介绍,因为有太多的快速突变,传统手段很难清晰地追踪COVID-19家族树,研究人员专门使用了一种“数学网络算法”技术。此前,该技术主要用于分析DNA以绘制史前人类种群活动图。这是其第一次被用来追踪冠状病毒的感染途径。

  A型为原始病毒类型

  为了解SARS-CoV-2在人体内的进化,并协助追踪感染路径和设计预防策略,研究团队绘制了一个由160个基本完整的SARS-Cov-2基因组组成的系统进化网络。

  研究人员将蝙蝠冠状病毒(BatCoVRaTG13 )用作外群,使病毒进化网络的根位于“ A”世系簇中。结果显示,A型为原始病毒类型,B型衍生自A型,C型衍生自B型。该网络显示了原始新冠病毒基因组与新近变异的子代基因组同时存在。

  A型主要分布于美国和澳大利亚

  研究发现,A型的两个子群可以同义突变T29095C区分。在T-等位基因亚群中,有四个中国人携带原始病毒基因组,三名日本人和两名美国人中则有更多突变。C-等位基因亚群具有相对较长的突变分支。值得注意的是,感染A型的样本将近一半(15/33)来自东亚以外地区,主要位于美国和澳大利亚,且三分之二美国样本感染的是A型。此外,A型虽然最早出现在武汉,但武汉只有极少的感染病例,且来源于在武汉生活过的美国人。

  B型变体主要分布于中国及东亚地区

  在B型病毒变体主要存在于武汉(n = 22),中国东部其他地区(n = 31)以及邻近的亚洲国家(n = 21)。在东亚以外地区,在美国和加拿大的病毒基因组中发现了10种B型变体,墨西哥1种,法国4种,德国2种,意大利和澳大利亚各1种。

  分析发现,节点B通过两个突变从A型衍生:同义突变T8782C和非同义突变C28144T,即将亮氨酸变为丝氨酸。在突变分支长度方面,B型是惊人的:东亚人主要携带原始的B型病毒基因组(26/26),亚洲以外的B型基因组都发生了突变。

  C型变体主要分布于欧洲

  C型与B型的区别在于非同义突变G26144T,该突变将甘氨酸转变为缬氨酸。在数据集中,C型是主要的欧洲类型(n = 11),在法国、意大利、瑞典、英国、美国和巴西都有发现。C型在中国大陆的感染样本中未发现,但在中国香港、中国台湾、新加坡和韩国有分布。

  论文中涉及的样本数量较小,仅包含全球160个病毒样本。目前,研究小组已经将分析扩展到了1001个新冠病毒基因组。福斯特透露,虽然这一后续研究尚待同行评审,但能表明,新冠病毒在人类中的首次感染和传播发生在9月中旬至12月初。

  福斯特指出,该研究可用于帮助锁定“零号病人”,确定相关病毒类型,以便设计临床试验、研制药物和疫苗。


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