2022年12月7日，國際學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）以長文 (Article) 形式在線發(fā)表了武漢大學(xué)病毒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/生命科學(xué)學(xué)院嚴(yán)歡研究組在病毒受體領(lǐng)域的研究成果，論文標(biāo)題為《MERS冠狀病毒在蝙蝠中的近親病毒使用ACE2作為它們的功能性受體》（Close relatives of MERS-CoV in bats use ACE2 as their functional receptors）。
澎湃新聞發(fā)現(xiàn)，該論文的預(yù)印本于2022年1月25日上傳到預(yù)印本網(wǎng)站bioRxiv上。
據(jù)武漢大學(xué)病毒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室微信公眾號(hào)消息，該研究成果有助于進(jìn)一步促進(jìn)針對使用ACE2受體的MERS相關(guān)冠狀病毒的基礎(chǔ)研究，并為相關(guān)疫苗與抗病毒藥物的研發(fā)奠定基礎(chǔ)。“該研究涉及的所有感染實(shí)驗(yàn)均使用低風(fēng)險(xiǎn)的假病毒，并未涉及冠狀病毒真病毒以及對真病毒進(jìn)行遺傳改造。”
(資料圖片僅供參考)
上述消息稱，該研究揭示了兩種蝙蝠MERS相關(guān)冠狀病毒（NeoCoV和PDF-2180）的功能性受體為ACE2，解析了這兩種病毒與受體結(jié)合的復(fù)合體以及PDF-2180刺突蛋白三聚體的結(jié)構(gòu)，提示了這一類病毒對人類健康的潛在威脅，并為MERS-CoV的蝙蝠起源假說提供了新的支持證據(jù)。
武漢大學(xué)病毒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室官網(wǎng)介紹稱，該實(shí)驗(yàn)室于2004年11月經(jīng)國家科技部批準(zhǔn)立項(xiàng)，2005年3月由國家科技部批準(zhǔn)建設(shè)。實(shí)驗(yàn)室主管部門為國家教育部，依托單位為武漢大學(xué)和中國科學(xué)院武漢病毒研究所。
該實(shí)驗(yàn)室目前擁有中國典型培養(yǎng)物保藏中心（世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織認(rèn)定的國際保藏機(jī)構(gòu)之一）、中國病毒資源與信息中心（亞洲最大的病毒保藏庫）；建有完善的生物安全實(shí)驗(yàn)室（包括二級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室BSL-2、三級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室BSL-3、動(dòng)物生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室ABSL-3）。
嚴(yán)歡研究員長期從事病毒受體與病毒入侵機(jī)制研究，在Nature, Nature Ecol Evol, eLife, mBio, J Virol等重要學(xué)術(shù)期刊發(fā)表第一或通訊作者論文12篇，曾獲2013年吳瑞獎(jiǎng)。2008至2016年在北京生命科學(xué)研究所李文輝教授實(shí)驗(yàn)室攻讀博士學(xué)位及開展博士后研究期間，在李文輝教授的指導(dǎo)下鑒定了乙肝病毒受體NTCP，解決了困擾領(lǐng)域數(shù)十年的科學(xué)難題（李文輝教授因該成果獲2020年Baruch Blumberg獎(jiǎng)和2022年未來科學(xué)大獎(jiǎng)）；2016至2019年在南加州大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士后工作期間鑒定了人乳頭瘤病毒HPV的受體結(jié)合多肽；2019年11月加入武漢大學(xué)病毒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/生命科學(xué)學(xué)院，重點(diǎn)關(guān)注人類及蝙蝠冠狀病毒、乙肝病毒、人乳頭瘤病毒的受體與入侵機(jī)制，在冠狀病毒受體領(lǐng)域取得了系列重要成果，成功鑒定類MERS蝙蝠冠狀病毒NeoCoV和PDF-2180的受體ACE2（Nature，2022）。
上述消息稱，NeoCoV于2012年在南非的開普棕蝠（Cape serotine）樣本中被發(fā)現(xiàn)，是目前自然界已發(fā)現(xiàn)的最接近中東呼吸綜合征病毒（MERS-CoV）的一種冠狀病毒。嚴(yán)歡研究組在探索多種代表性蝙蝠冠狀病毒功能性受體的過程中，發(fā)現(xiàn)NeoCoV和PDF-2180這兩種MERS相關(guān)冠狀病毒的假病毒能夠以較低效率進(jìn)入外源表達(dá)人ACE2受體的細(xì)胞。而領(lǐng)域內(nèi)的人已經(jīng)熟知，ACE2（angiotensin-converting enzyme 2）是新冠病毒SARS-CoV-2等Sarbecovirus亞屬冠狀病毒的受體。這一出乎預(yù)料的結(jié)果引起了研究組的高度重視。研究人員利用假病毒系統(tǒng)，進(jìn)一步測試了46種蝙蝠ACE2受體，發(fā)現(xiàn)這兩種病毒可以更加高效地結(jié)合多種陽翼手目蝙蝠的ACE2受體進(jìn)入細(xì)胞。這一結(jié)果突破了目前人們對冠狀病毒受體的傳統(tǒng)認(rèn)知，首次揭示了MERS相關(guān)冠狀病毒可以使用ACE2而非DPP4（dipeptidyl peptidase 4，MERS-CoV等Merbecovirus亞屬冠狀病毒的受體）進(jìn)入細(xì)胞。
上述消息稱，在此基礎(chǔ)上，中科院生物物理所王祥喜團(tuán)隊(duì)通過冷凍電鏡技術(shù)成功解析了伏翼蝠（Pipistrellus pipistrellus）ACE2與這兩種病毒刺突蛋白受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域（RBD）復(fù)合物的高分辨率結(jié)構(gòu)，美國華盛頓大學(xué)David Veesler團(tuán)隊(duì)也通過冷凍電鏡技術(shù)解析了PDF-2180刺突蛋白全長三聚體的高分辨率結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)分析顯示，有別于SARS-CoV、SARS-CoV-2和NL63三種同樣使用ACE2受體的人類冠狀病毒，NeoCoV和PDF-2180使用一種依賴于蛋白-糖基相互作用的全新結(jié)合模式識(shí)別ACE2。此外，NeoCoV和PDF-2180的RBD在ACE2上的結(jié)合印跡（footprint）相對于其它三種病毒也顯著不同，這提示在進(jìn)化歷程中，親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的冠狀病毒曾趨同進(jìn)化獨(dú)立地選擇并適應(yīng)ACE2為受體。
上述消息稱，之后，研究人員進(jìn)一步合作探索了這兩種病毒識(shí)別受體的分子機(jī)制及相關(guān)抗體阻斷假病毒進(jìn)入細(xì)胞的能力。序列分析與突變研究發(fā)現(xiàn)，人ACE2的RBD結(jié)合印跡上338-342位氨基酸相對于伏翼蝠ACE2的序列差異是導(dǎo)致其介導(dǎo)感染能力較差的關(guān)鍵原因，但NeoCoV可通過其刺突蛋白上T510F的單點(diǎn)突變實(shí)現(xiàn)對人ACE2的高效識(shí)別?？贵w中和實(shí)驗(yàn)顯示，新冠疫苗接種者的血清和靶向MERS-CoV RBD的單克隆抗體在目前的實(shí)驗(yàn)條件下均無法抑制NeoCoV和PDF-2180假病毒的感染，而靶向ACE2的特異性抗體（H11B11）以及兩種針對β屬冠狀病毒的廣譜中和抗體（B6和S2P6）可以有效地阻斷這兩種病毒的假病毒進(jìn)入細(xì)胞。
武漢大學(xué)病毒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/生命科學(xué)學(xué)院、泰康生命醫(yī)學(xué)中心嚴(yán)歡研究員，中科院生物物理所王祥喜研究員和美國華盛頓大學(xué)生物化學(xué)系David Veesler教授為該論文的共同通訊作者；武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士生熊清、碩士研究生馬成鮑、中科院生物物理所曹磊副研究員和美國華盛頓大學(xué)生物化學(xué)系M. Alejandra Tortorici博士為該論文的共同第一作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金、武漢大學(xué)新冠肺炎研究專項(xiàng)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略重點(diǎn)研究項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目等資助。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05513-3
武漢大學(xué)病毒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室微信公眾號(hào)發(fā)布的相關(guān)研究背景：
本世紀(jì)以來，三種β屬冠狀病毒（SARS-CoV， MERS-CoV，SARS-CoV-2）在人群中引發(fā)了三次重大疫情：即非典（SARS）、中東呼吸綜合征（MERS）、以及新冠（COVID-19）。實(shí)際上，這三種病毒只是冠狀病毒大家族的冰山一角，而人類對自然界許多有潛在人畜共患風(fēng)險(xiǎn)的冠狀病毒的了解還非常有限。冠狀病毒通過識(shí)別細(xì)胞表面的受體分子進(jìn)入宿主細(xì)胞，故受體在很大程度上決定了病毒的宿主范圍，組織嗜性與傳播能力。因此，成功鑒定冠狀病毒受體并建立相應(yīng)感染模型對揭示病毒感染與傳播規(guī)律、評(píng)價(jià)病毒致病力與宿主免疫反應(yīng)，以及開發(fā)疫苗與抗病毒藥物具有重要意義。目前領(lǐng)域內(nèi)普遍認(rèn)為，Sarbecovirus亞屬冠狀病毒（如SARS-CoV和SARS-CoV-2）主要以ACE2為受體，Merbecovirus亞屬冠狀病毒（如MERS-CoV）主要以DPP4為受體，但仍有很多β屬冠狀病毒的受體尚不明確。
MERS-CoV是目前已知致病力最強(qiáng)的人類冠狀病毒，最早于2012年在沙特阿拉伯被發(fā)現(xiàn)，主要在中東地區(qū)國家流行。世界衛(wèi)生組織（WHO）的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，MERS已造成2600人的感染，其中935人死亡，病死率高達(dá)36%，所幸MERS-CoV傳播能力明顯弱于新冠病毒（SARS-CoV-2），在2016年之后只在中東地區(qū)有零星感染。MERS-CoV的中間宿主是駱駝，但其自然進(jìn)化起源尚不明確。但越來越多的證據(jù)表明，蝙蝠作為數(shù)百種ɑ和β屬冠狀病毒的天然宿主，在包括MERS-CoV在內(nèi)多種人類冠狀病毒的進(jìn)化過程中扮演了重要角色。NeoCoV與PDF-2180分別于2012年與2017年在南非與烏干達(dá)的蝙蝠樣本中被發(fā)現(xiàn)，是自然界目前已知最接近MERS-CoV的兩種冠狀病毒，進(jìn)化上與MERS-CoV屬于同一個(gè)病毒物種。但由于受體不明確，相關(guān)的研究報(bào)道寥寥無幾。嚴(yán)歡研究員領(lǐng)銜的這項(xiàng)研究利用基于水泡性口炎（VSV）的假病毒系統(tǒng)結(jié)合結(jié)構(gòu)分析等技術(shù)手段，揭示了MERS-CoV在蝙蝠中的近親病毒NeoCoV與PDF-2180使用ACE2為受體。鑒于尚未有報(bào)道發(fā)現(xiàn)蝙蝠MERS相關(guān)病毒（特指該病毒物種，非Merbecovirus亞屬成員）使用DPP4為受體，MERS-CoV在蝙蝠中的祖先可能與NeoCoV一樣使用ACE2為受體，但后來通過與其它使用DPP4為受體的冠狀病毒（如與MERS-CoV同屬于Merbecovirus亞屬，但屬于不同病毒物種的HKU4）重組進(jìn)化成為MERS-CoV。需要強(qiáng)調(diào)的是，目前使用ACE2的MERS相關(guān)冠狀病毒是否可以感染人類并引發(fā)疫情并不清楚，其致病力與傳播能力也有待進(jìn)一步研究。人類無法清除自然界的冠狀病毒，也難以完全避開與這些病毒的接觸，只有通過研究找出對人類有威脅的冠狀病毒，加強(qiáng)對這些病毒的監(jiān)測預(yù)警與基礎(chǔ)研究，未雨綢繆，才能使人類在與病毒的博弈中立于不敗之地。
