猴痘病毒最新基因測序:溫和西非株系,與三年前英國毒株相近

2022-05-23 05:40:45

截至5月21日,來自葡萄牙、比利時(shí)、美國的三個(gè)研究小組分別公布了近期在全球多地暴發(fā)的猴痘(Monkeypox)疫情中感染者所攜帶病毒基因組序列的初步結(jié)果。三份猴痘病毒(MPXV)的DNA序列初步顯示同源,同屬溫和的西非株系,其與2018年和2019年在英國、新加坡和以色列發(fā)現(xiàn)的猴痘病毒關(guān)系密切。

此前世界衛(wèi)生組織曾表示,猴痘病毒主要有兩個(gè)分支:西非分支和剛果盆地分支。西非分支的致死率較低,大約1%的感染會導(dǎo)致死亡;剛果盆地分支則可以導(dǎo)致10%的死亡率。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織的最新統(tǒng)計(jì),截止5月21日,已有12個(gè)非猴痘流行國家向世衛(wèi)組織報(bào)告了129起猴痘確診病例和28起疑似病例,預(yù)計(jì)全球猴痘確診病例還會繼續(xù)增加。

猴痘通常始于流感樣癥狀和淋巴結(jié)腫大,癥狀通常與天花相似,但比天花癥狀溫和。早期癥狀包括發(fā)燒、肌肉疼痛、發(fā)冷和疲勞。在更嚴(yán)重的情況下,通常會出現(xiàn)在面部和生殖器上的皮疹,類似于水痘和天花。疼痛和瘙癢的病灶可以在全身形成,最終成為結(jié)痂和脫落。

感染猴痘的人通常在感染后7到14天開始出現(xiàn)癥狀,病情通常會持續(xù)幾個(gè)星期。世界衛(wèi)生組織和美國疾病控制與預(yù)防中心都宣稱,“盡管大多數(shù)人能從病毒中康復(fù),但在某些情況下,它可能是危險(xiǎn)的,甚至可以致命。”

當(dāng)?shù)貢r(shí)間5月19日,葡萄牙國家衛(wèi)生研究所的約翰.保羅.戈麥斯(João Paulo Gomes)及其同事在(https://virological.org)網(wǎng)站上,以論文形式公布了團(tuán)隊(duì)5月4日對一名葡萄牙男性患者攜帶的猴痘病毒的基因組測序草案(PT0001)。這也是近期全球多地暴發(fā)猴痘疫情以來,第一份猴痘病毒最新基因組的測序結(jié)果。

團(tuán)隊(duì)用QIAamp DNA血液試劑盒(Qiagen)從患者皮膚滲出樣品中提取出猴痘病毒的DNA,使用快速條形碼測序試劑盒(SQK-RBK004),在Oxford Nanopore MinION平臺上對病毒基因組進(jìn)行了鳥槍法宏基因組測序。整個(gè)基因組的平均覆蓋深度約為7倍。(覆蓋深度,亦稱測序深度,指每個(gè)堿基被測序的平均次數(shù),即測序的數(shù)據(jù)總量與基因組大小的比值)隨后,團(tuán)隊(duì)利用INSaFLU在線平臺,將多個(gè)短基因片段(reads)映射到一個(gè)相關(guān)的參考基因組序列上(MN648051.1),并手動(dòng)檢查基因組序列以驗(yàn)證變異位置。公布的基因組草圖序列覆蓋了92%的參考序列。

圖一:葡萄牙團(tuán)隊(duì)公布的基因進(jìn)化樹分析草案基于對包括52個(gè)猴痘病毒基因序列的核心比對(在137 668 bp長度的基因序列中比對了955個(gè)變異位置)

根據(jù)這篇論文,基因進(jìn)化樹分析草案顯示,分離出來的病毒與2018年和2019年從尼日利亞傳播到英國、以色列和新加坡的病毒有密切關(guān)系。論文作者表示,一旦獲得高深度的Illumina數(shù)據(jù)(測序還在進(jìn)行中),病毒基因組序列將被進(jìn)一步呈現(xiàn)。

截至5月19日,葡萄牙已經(jīng)確診了20多例猴痘病例,相關(guān)研究者已經(jīng)啟動(dòng)了對若干病毒樣本的基因組測序。”隨著更多病毒基因組測序完成,數(shù)據(jù)和分析將會進(jìn)一步更新,這對于闡明目前正在傳播的病毒的起源和國際性傳播具有重要意義。”論文作者說。

比利時(shí)的樣本報(bào)告則于當(dāng)?shù)貢r(shí)間5月20日公布。比利時(shí)安特衛(wèi)普大學(xué)的研究人員在(www.virological.org)上發(fā)布其對該國一名猴痘患者攜帶的病毒基因測序報(bào)告,該比利時(shí)男性病例30歲,有葡萄牙里斯本旅居史,5月13日以肛周丘疹和雙側(cè)腹股溝淋巴結(jié)疼痛性腫大就診于ITM性傳播感染診所。他的伴侶后來也出現(xiàn)了類似的癥狀。對取自病變的樣本的初步調(diào)查顯示,單純皰疹病毒和梅毒螺旋體呈陰性,猴痘病毒呈陽性。

隨后,研究者在Oxford Nanopore的minION平臺上使用非靶向宏基因組學(xué)方法獲得猴痘病毒全基因組序列數(shù)據(jù),重構(gòu)了98.9%的基因組,平均測序深度為18.9倍。

圖二:比利時(shí)團(tuán)隊(duì)公布的猴痘病毒基因進(jìn)化樹

研究者稱,通過對新測序基因組與此前公開基因組的蛋白質(zhì)編碼區(qū)的核心區(qū)域進(jìn)行快速比對,他們發(fā)現(xiàn),比利時(shí)猴痘病毒基因組(ITM_MPX_1)也屬于猴痘病毒的西非分支,與最近上傳的葡萄牙疫情基因組關(guān)系最為密切,這進(jìn)一步證明了在歐洲有大量的社區(qū)傳播。

第三份猴痘病毒基因組測序報(bào)告(MA001)由美國研究者公布。當(dāng)?shù)貢r(shí)間5月20日,美國的研究團(tuán)隊(duì)公布了5月18日在美國馬塞諸塞州確診的猴痘患者所攜帶病毒的基因測序結(jié)果。目前的數(shù)據(jù)結(jié)果僅公布在國家醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)圖書館的數(shù)據(jù)庫中,未有相關(guān)文章公開發(fā)表。(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/2241461119)

英國愛丁堡大學(xué)的演化生物學(xué)家安德魯·蘭博特(AndrewRambaut)對這三份基因測序草案進(jìn)行了對比并發(fā)表評論稱,

“與2018年的UK_P3(英國)基因組相比,MA001(美國)和PT0001(葡萄牙)的基因組序列擁有許多相同的核苷酸變異,其中有一些是合理的,但由于它們都是通過Nanopore平臺測序得到,所以可能含有該平臺的系統(tǒng)人工誤差。比利時(shí)的(ITM_MPX_1基因組)可能與這個(gè)進(jìn)化支有差異——它位于這棵進(jìn)化樹如此底部的位置,這很不尋常,并且,在很多有n的位置上與ma001和PT0001有所差異。”

圖三:安德魯·蘭博特匯總的猴痘病毒基因進(jìn)化樹

圖四:猴痘病毒基因組樣本的核苷酸變異比對

“此前,我們曾估計(jì)天花病毒(猴痘的近緣病毒,同屬正痘病毒屬)的基因組每年每個(gè)位點(diǎn)大約有1x10-5個(gè)替換,而這將造成病毒平均每年1-2個(gè)核苷酸變化。這是估計(jì)的高端。然而猴痘病毒可能沒有完全相同的進(jìn)化速度。”安德魯·蘭博特說。

他同時(shí)表示,覆蓋更深的進(jìn)一步測序?qū)⒏倪M(jìn)暴發(fā)病毒株共有基因組的創(chuàng)建,但在解釋這些初始基因組時(shí),除了對2017—2019年進(jìn)化枝的基因進(jìn)化樹定位外,還是應(yīng)該保持謹(jǐn)慎。

本輪疫情是由病毒單一變體引發(fā)嗎?

據(jù)SCI醫(yī)科網(wǎng)介紹,猴痘病毒是痘病毒科正痘病毒屬猴痘病毒種病毒,具有正痘病毒的典型形態(tài)。形態(tài)與正痘病毒一致, 外形為圓角磚形或卵圓形,大小為200nm~400nm。猴痘病毒的基因組為雙鏈DNA,長約197 kb,基因組末端包含一個(gè)相同但方向相反的末端反向重復(fù)序列。在理化學(xué)特性上,猴痘病毒介于天花病毒和痘苗病毒之間。抵抗乙醚,對干燥有較強(qiáng)抵抗力,但易被氯仿、甲醇和福爾馬林滅活。56°C加熱30分鐘,也易使其滅活。

人類與猴痘病毒交手已有半個(gè)多世紀(jì)的時(shí)間。1958年這一病毒首次在研究用猴子群體中發(fā)現(xiàn),1970年剛果民主共和國發(fā)現(xiàn)了首例人感染該病毒的病例。但在此次全球多國出現(xiàn)不尋常的猴痘疫情之前,大多數(shù)猴痘感染都發(fā)生在中非和西非地區(qū)。

2017年9月至2018年4月,西非有記錄的最大的人類猴痘疫情在尼日利亞暴發(fā)。疫情中總共出現(xiàn)了244例病例,包括101例確診病例,在地理上分布在尼日利亞的25個(gè)州和聯(lián)邦首都地區(qū),死亡6例(病死率2.5)。2017年9 - 12月的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,病例以男性為主(75%),年齡21-40歲(中位30歲)。最初的病例群(兩兄弟、他們的叔叔和一個(gè)鄰居)在殺死并吃了鄰居家捕獲的猴子后患病。

2018年,英國出現(xiàn)了三起猴痘病例,一名從尼日利亞回到英國的人感染了他們家庭的另外兩名成員。今年歐洲出現(xiàn)的第一個(gè)猴痘病例也是從尼日利亞回到英國后于5月確診。

美國新科學(xué)家(www.Newscientist.com)雜志最新評論說,目前的猴痘疫情是中非和西非以外最大的同類疫情,隨著對更多的病毒樣本基因組進(jìn)行測序,研究者們或許將得出結(jié)論,即是否一種猴痘病毒的單一變體導(dǎo)致了最近一次疫情中的所有病例。

”但要確定這種變體是否有獨(dú)特之處并不容易。”文章說,即使是現(xiàn)在已經(jīng)得到充分研究的新冠病毒,也很難將特定的突變與病毒傳播能力等方面的變化聯(lián)系起來。猴痘病毒有一個(gè)龐大的基因組——大約有20萬個(gè)堿基對,而冠狀病毒只有3萬個(gè)堿基對——目前科學(xué)家們并沒有那么深入的研究。

標(biāo)簽: 猴痘病毒

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