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猴痘病毒最新基因测序:温和西非株系,与三年前英国毒株相近
澎湃新闻记者 森宁
2022-05-22 20:26  来源:澎湃新闻
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截至5月21日,来自葡萄牙、比利时、美国的三个研究小组分别公布了近期在全球多地暴发的猴痘(Monkeypox)疫情中感染者所携带病毒基因组序列的初步结果。三份猴痘病毒(MPXV)的DNA序列初步显示同源,同属温和的西非株系,其与2018年和2019年在英国、新加坡和以色列发现的猴痘病毒关系密切。
此前世界卫生组织曾表示,猴痘病毒主要有两个分支:西非分支和刚果盆地分支。西非分支的致死率较低,大约1%的感染会导致死亡;刚果盆地分支则可以导致10%的死亡率。
根据世界卫生组织的最新统计,截止5月21日,已有12个非猴痘流行国家向世卫组织报告了129起猴痘确诊病例和28起疑似病例,预计全球猴痘确诊病例还会继续增加。
猴痘通常始于流感样症状和淋巴结肿大,症状通常与天花相似,但比天花症状温和。早期症状包括发烧、肌肉疼痛、发冷和疲劳。在更严重的情况下,通常会出现在面部和生殖器上的皮疹,类似于水痘和天花。疼痛和瘙痒的病灶可以在全身形成,最终成为结痂和脱落。
感染猴痘的人通常在感染后7到14天开始出现症状,病情通常会持续几个星期。世界卫生组织和美国疾病控制与预防中心都宣称,“尽管大多数人能从病毒中康复,但在某些情况下,它可能是危险的,甚至可以致命。”
当地时间5月19日,葡萄牙国家卫生研究所的约翰.保罗.戈麦斯(João Paulo Gomes)及其同事在(https://virological.org)网站上,以论文形式公布了团队5月4日对一名葡萄牙男性患者携带的猴痘病毒的基因组测序草案(PT0001)。这也是近期全球多地暴发猴痘疫情以来,第一份猴痘病毒最新基因组的测序结果。
团队用QIAamp DNA血液试剂盒(Qiagen)从患者皮肤渗出样品中提取出猴痘病毒的DNA,使用快速条形码测序试剂盒(SQK-RBK004),在Oxford Nanopore MinION平台上对病毒基因组进行了鸟枪法宏基因组测序。整个基因组的平均覆盖深度约为7倍。(覆盖深度,亦称测序深度,指每个碱基被测序的平均次数,即测序的数据总量与基因组大小的比值)随后,团队利用INSaFLU在线平台,将多个短基因片段(reads)映射到一个相关的参考基因组序列上(MN648051.1),并手动检查基因组序列以验证变异位置。公布的基因组草图序列覆盖了92%的参考序列。图一:葡萄牙团队公布的基因进化树分析草案基于对包括52个猴痘病毒基因序列的核心比对(在137 668 bp长度的基因序列中比对了955个变异位置)

图一:葡萄牙团队公布的基因进化树分析草案基于对包括52个猴痘病毒基因序列的核心比对(在137 668 bp长度的基因序列中比对了955个变异位置)

根据这篇论文,基因进化树分析草案显示,分离出来的病毒与2018年和2019年从尼日利亚传播到英国、以色列和新加坡的病毒有密切关系。论文作者表示,一旦获得高深度的Illumina数据(测序还在进行中),病毒基因组序列将被进一步呈现。
截至5月19日,葡萄牙已经确诊了20多例猴痘病例,相关研究者已经启动了对若干病毒样本的基因组测序。”随着更多病毒基因组测序完成,数据和分析将会进一步更新,这对于阐明目前正在传播的病毒的起源和国际性传播具有重要意义。”论文作者说。
比利时的样本报告则于当地时间5月20日公布。比利时安特卫普大学的研究人员在(www.virological.org)上发布其对该国一名猴痘患者携带的病毒基因测序报告,该比利时男性病例30岁,有葡萄牙里斯本旅居史,5月13日以肛周丘疹和双侧腹股沟淋巴结疼痛性肿大就诊于ITM性传播感染诊所。他的伴侣后来也出现了类似的症状。对取自病变的样本的初步调查显示,单纯疱疹病毒和梅毒螺旋体呈阴性,猴痘病毒呈阳性。
随后,研究者在Oxford Nanopore的minION平台上使用非靶向宏基因组学方法获得猴痘病毒全基因组序列数据,重构了98.9%的基因组,平均测序深度为18.9倍。图二:比利时团队公布的猴痘病毒基因进化树

图二:比利时团队公布的猴痘病毒基因进化树

研究者称,通过对新测序基因组与此前公开基因组的蛋白质编码区的核心区域进行快速比对,他们发现,比利时猴痘病毒基因组(ITM_MPX_1)也属于猴痘病毒的西非分支,与最近上传的葡萄牙疫情基因组关系最为密切,这进一步证明了在欧洲有大量的社区传播。
第三份猴痘病毒基因组测序报告(MA001)由美国研究者公布。当地时间5月20日,美国的研究团队公布了5月18日在美国马塞诸塞州确诊的猴痘患者所携带病毒的基因测序结果。目前的数据结果仅公布在国家医学医学图书馆的数据库中,未有相关文章公开发表。(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/2241461119)
英国爱丁堡大学的演化生物学家安德鲁·兰博特(AndrewRambaut)对这三份基因测序草案进行了对比并发表评论称,
“与2018年的UK_P3(英国)基因组相比,MA001(美国)和PT0001(葡萄牙)的基因组序列拥有许多相同的核苷酸变异,其中有一些是合理的,但由于它们都是通过Nanopore平台测序得到,所以可能含有该平台的系统人工误差。比利时的(ITM_MPX_1基因组)可能与这个进化支有差异——它位于这棵进化树如此底部的位置,这很不寻常,并且,在很多有n的位置上与ma001和PT0001有所差异。”图三:安德鲁·兰博特汇总的猴痘病毒基因进化树 ​​​​​​

图三:安德鲁·兰博特汇总的猴痘病毒基因进化树
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图四:猴痘病毒基因组样本的核苷酸变异比对

图四:猴痘病毒基因组样本的核苷酸变异比对

“此前,我们曾估计天花病毒(猴痘的近缘病毒,同属正痘病毒属)的基因组每年每个位点大约有1x10-5个替换,而这将造成病毒平均每年1-2个核苷酸变化。这是估计的高端。然而猴痘病毒可能没有完全相同的进化速度。”安德鲁·兰博特说。
他同时表示,之后更深度的测序可能会提升这个暴发性的病毒基因组的共有序列但是要想在将初始基因组放入进化树2017—2019分支的基础上,进一步阐释基因组就需要谨慎了。
本轮疫情是由病毒单一变体引发吗?
据SCI医科网介绍,猴痘病毒是痘病毒科正痘病毒属猴痘病毒种病毒,具有正痘病毒的典型形态。形态与正痘病毒一致, 外形为圆角砖形或卵圆形,大小为200nm~400nm。猴痘病毒的基因组为双链DNA,长约197 kb,基因组末端包含一个相同但方向相反的末端反向重复序列。在理化学特性上,猴痘病毒介于天花病毒和痘苗病毒之间。抵抗乙醚,对干燥有较强抵抗力,但易被氯仿、甲醇和福尔马林灭活。56°C加热30分钟,也易使其灭活。
人类与猴痘病毒交手已有半个多世纪的时间。1958年这一病毒首次在研究用猴子群体中发现,1970年刚果民主共和国发现了首例人感染该病毒的病例。但在此次全球多国出现不寻常的猴痘疫情之前,大多数猴痘感染都发生在中非和西非地区。
2017年9月至2018年4月,西非有记录的最大的人类猴痘疫情在尼日利亚暴发。疫情中总共出现了244例病例,包括101例确诊病例,在地理上分布在尼日利亚的25个州和联邦首都地区,死亡6例(病死率2.5)。2017年9 - 12月的数据统计显示,病例以男性为主(75%),年龄21-40岁(中位30岁)。最初的病例群(两兄弟、他们的叔叔和一个邻居)在杀死并吃了邻居家捕获的猴子后患病。
2018年,英国出现了三起猴痘病例,一名从尼日利亚回到英国的人感染了他们家庭的另外两名成员。今年欧洲出现的第一个猴痘病例也是从尼日利亚回到英国后于5月确诊。
美国新科学家(www.Newscientist.com)杂志最新评论说,目前的猴痘疫情是中非和西非以外最大的同类疫情,随着对更多的病毒样本基因组进行测序,研究者们或许将得出结论,即是否一种猴痘病毒的单一变体导致了最近一次疫情中的所有病例。
”但要确定这种变体是否有独特之处并不容易。”文章说,即使是现在已经得到充分研究的新冠病毒,也很难将特定的突变与病毒传播能力等方面的变化联系起来。猴痘病毒有一个庞大的基因组——大约有20万个碱基对,而冠状病毒只有3万个碱基对——目前科学家们并没有那么深入的研究。
【专题】猴痘来袭

责任编辑:康逸梅

校对:张艳

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