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Omicron可能来自一只老鼠,但是什么样的老鼠呢?

医学研究 2022-12-15 21:51:06

Credit: Pixabay/CC0公共领域 北京中国科学院的研究人员最近报道了有趣的新证据,表明奥米克龙变异体可能起源于老鼠

他们的论文发表在BioRxiv预印本服务器上,很快被《遗传学和基因组学杂志》接受并在几天后发表,该论文驳斥了流行的理论,即奥米克龙的多毛蛋白尖峰序列一定是在严重免疫缺陷患者的长期感染下进化而来的

他们的主要观点是,老鼠可能以某种方式通过“反向人畜共患转移”感染了人类病毒,于是病毒进化出其45种新突变中的全部或许多,随后又被转移回人类

尽管这一理论可能解释了为什么当在系统发育树上绘制时,奥米克龙看起来如此异常,与通常的怀疑相反,但有一个主要问题:病毒通常用来进入细胞的人类ACE2受体(hACE2)的小鼠同源物与标准的新型冠状病毒刺突蛋白几乎没有亲和力

事实上,如此之少,以至于为了在这种优选的研究动物中研究病毒,科学家必须人工引入hACE2,以制造在感染时表现出任何明显呼吸困难的小鼠

这些转基因小鼠是以几种方式制造的,每一种都表现出独特的组织趋向性、外显率和相应的不同效果

研究人员进行了敲入实验,其中人类hACE2序列被整合到宿主基因组中,并在许多不同启动子的控制下被诱导

腺病毒也可以用来感染细胞,并产生复制质粒来传播hACE2代码

考虑到这些问题,人类病毒的标准问题是如何在老鼠身上扎根的?关于奥米克隆序列和疾病后遗症与其他四个骑士变种的区别,有几件事是显而易见的

虽然奥米克隆似乎更容易传播,但也不那么严重——它似乎不以相同的方式靶向肺深部的不同细胞类别

这些细胞类型可能包括细支气管和肺泡上皮细胞、肺泡巨噬细胞和各种指定的肺泡细胞

这里一个潜在的解释是,Omicron不依赖ACE2接收和随后的TMPRSS切割来感染

相反,似乎更喜欢组织蛋白酶直接摄取和切割内体

进化系统树

信用维基百科 作者推断,如果奥米克隆真的在老鼠身上进化,那么它在那里获得的45个突变的细节应该直接反映了这一点

换句话说,由于每种生物都有不同的DNA修复机制、核苷酸丰度、密码子偏好、氧化背景和其他突变倾向,因此它们突变的“分子谱”应该揭示了一个物种特有的特征

实际上,这是一项艰巨的任务

尽管如此,研究人员利用12个可能的碱基对替换(即

e

,A>C,T,或G,C>A,T,或G等

)在奥米克龙的进化过程中,乙

一个

一个

离它最近的祖先529年

他们发现,来自奥米克龙的分子突变谱与人类进化的所有其他病毒明显不同,但与小鼠细胞中与病毒进化相关的谱非常相似

虽然其他人最近提出,奥米克龙可能起源于对一种中间宿主(如老鼠,甚至鹿)的短暂突袭,但这项研究是第一次将真正的肉放在这种人畜共患的两步骨头上

作者认为,观察到的突变以及插入和缺失可能与小鼠大约一年的进化过程相一致

然而,像这样估计突变滞后时间是出了名的困难,而且常常有点主观

这些突变中的几个,以及由它们提供的相关病毒装备相当令人好奇

例如,在新型冠状病毒仍然无法解释的furin切割位点的插入在Omicron中获得了额外的关键精氨酸,这种修饰似乎进一步增强了病毒生命周期中的furin加工

然而,现在一系列新的研究表明,凭空进化出一个弗林分裂位点可能没有以前想象的那么大

在这一点上,一只欧洲蝙蝠被证明有一种冠状病毒,只差一个突变就能在S1/S2尖峰位置拥有一个多元酸裂解位点

奥米克隆的其他特征包括逃避疫苗和抗体治疗,但不逃避T细胞反应

另一方面,在奥米克隆中没有观察到由猖獗的细胞融合形成的合胞体,这可能解释了为什么它不那么严重

如果奥米克隆真的改用了鼠标,那它是什么样的鼠标呢?也就是说,它是野生老鼠还是实验室老鼠?如果是后者,是整只老鼠还是只是老鼠的细胞?早在2007年,研究人员就表明,他们可以完全适应人类SARS-CoV-1,致命地感染小鼠,并在病毒连续通过动物15次后造成呼吸混乱

拉尔夫·巴里克和其他人最近只为新型冠状病毒写了10段

这些类型的操作明显加快了自然环境中几倍的进化速度

这正是为什么要这样做

在细胞培养中,事情可以做得更快

在特定细胞系中传代后,在Omicron中研究的上述相同种类的指示性分子突变谱可能也很明显

换句话说,根据所使用的特定细胞系的需要和倾向,病毒的特征可以在特定的培养条件下容易地进化

例如,Calu-3细胞(人肺腺癌上皮细胞)中的delta变体感染比Omicron的感染高四倍,所述细胞具有高表达的TMPRSS并有利于细胞表面感染途径

另一方面,在针对内体进入而优化的HEK细胞(人胚胎肾细胞)中,奥米克龙感染比德尔塔高10倍

当具有表达不同物种受体的潜在杂交体的转基因细胞系被扔进混合物中时,很难知道会发生什么

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