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猴痘病毒最新基因测序结果公布,近似于英国三年前毒株

三份猴痘病毒的DNA序列初步显示同源,同属温和的西非株系,并且其与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。

导语: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将继续增加。此前,世界卫生组织表示,猴痘病毒主要包括西非分支和刚果盆地分支这两种,其中西非分支的致死率较低,感染后的死亡率约为1%,而刚果盆地分支则会导致10%的死亡率。

尽早确定引起感染的病毒基因组序列有助于更好地了解流行病学、感染源和传播模式,从而做到有效防控。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。三份猴痘病毒的DNA序列初步显示同源,同属温和的西非株系,并且其与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。

1 葡萄牙国家卫生研究所公布全球首份基因组测序结果(PT0001)

5月19日,葡萄牙已有20多例猴痘实验室确诊病例。研究人员开始对本土病毒样本进行实验室检测,从而确定病毒基因组序列。

当地时间5月20日,葡萄牙国家卫生研究所的João Paulo Gomes研究团队在Virological网站上发表题为“First draft genome sequence of Monkeypox virus associated with the suspected multi-country outbreak, May 2022”的初稿文章(图1),文中公布的猴痘病毒的基因组测序结果说明该病毒属于较为温和的西非株系,这是自猴痘病毒爆发以来,首份针对猴痘病毒的基因组测序结果。

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图1 研究成果(图源:[1])

团队用QIAamp DNA血液试剂盒(Qiagen)从患者皮肤渗出液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)进行文库制备,并在Oxford Nanopore MinION仪器上进行鸟枪宏基因组学测序。整个基因组的平均覆盖深度约为7倍。随后,研究人员使用INSaFLU在线平台将读数映射到密切相关的参考基因组序列(MN648051.1)162并手动检查基因组序列以验证变异位置。在测序途中,一旦高深度Illumina数据可用,基因组序列将被进一步整理。此次公布的基因组序列草图覆盖了约92%的参考序列(图2)。

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图2 基于核心比对(137668 bp比对中的955个变异位置)的系统发育分析,包括52个猴痘病毒序列(图源:[2])

根据上面基因进化树分析显示,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,目前测序还在进行中,预计很快将获得高深度的Illumina数据。随着更多病毒基因组测序完成,相关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。

2 比利时团队紧随其后,公布猴痘病毒基因进化树(ITM_MPX_1)

当地时间5月20日,比利时安特卫普大学研究人员紧随其后,在Virological网站公布一份题为“Belgian case of Monkeypox virus linked to outbreak in Portugal”的病毒基因测序报告,结果显示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,这进一步证明了欧洲已经形成大范围社区传播(图3)。

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图3 研究成果(图源:Virological)

该名比利时男性患者30岁,曾有葡萄牙里斯本旅居史。5月13日,因肛周丘疹和双侧腹股沟淋巴结疼痛性肿大前往ITM性传播感染诊所(ITM STI clinic)就诊,随后其伴侣也出现类似症状。经过对取自病变样本的初步调查显示,该名患者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。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,研究人员证实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。

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图4 猴痘病毒基因进化树(图源:Virological)

3 美国公布第3份猴痘病毒基因组测序报告(MA001)

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,初步显示同属于温和的西非株系。该项数据结果暂未公开发表,目前仅公布于国家医学医学图书馆的数据库中[3]。

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图5 研究成果(图源:[3])

针对这三份基因测序草案,英国爱丁堡大学的演化生物学家Andrew Rambaut发表评论称,与2018年的英国UK_P3基因组相比,美国的MA001和葡萄牙的PT0001的基因组序列拥有许多相同的核苷酸变异。但由于它们都是通过Nanopore平台测序,所以可能含有系统人工误差。比利时的ITM_MPX_1基因组位于这棵进化树如此底部的位置,且在很多有n的位置上与MA001和PT0001有所差异,因此可能与上述进化分支存在差异。”

美国新科学家(www.newscientist.com)杂志最新评论说,随着更多不同国家公布其病毒样本的基因组测序结果,“此次疫情中的所有病例是否由猴痘病毒的单一变体所导致”或能得到解答。

猴痘病毒具有一个庞大的基因组。对比冠状病毒的3万个碱基对,猴痘病毒约有20万个碱基对,因此要确定这种变体是否有“独特之处”并非易事。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。未来还需要科学家们进一步深入研究。

撰文|露娜
排版|文竞择

参考资料:
[1]https://virological.org/t/first-draft-genome-sequence-of-monkeypox-virus-associated-with-the-suspected-multi-country-outbreak-may-2022-confirmed-case-in-portugal/799
[2]https://virological.org/t/belgian-case-of-monkeypox-virus-linked-to-outbreak-in-portugal/801
[3]https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/2241461119


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