AI能否有效预防新型冠状病毒传播？

芯师爷 2020-09-07 3 点赞 0 评论 5198 浏览

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“要警惕新型冠状病毒在医院内人传人。”中国国家卫生健康委员会高级别专家组组长、中国工程院院士钟南山呼吁道。

中国国家卫生健康委员会高级别专家组组长、中国工程院院士钟南山

当确定新型冠状病毒存在“人传人”的途径，全民似乎都意识到，最糟糕的事情还是发生了。

病毒从何而来？

截止2020年1月22日14:37分，新型冠状病毒感染全国确诊441例，疑似病例151例……

这些不断增长的数字，冲击着所有民众和研究人员的心。

2020年1月21日，中国科学院上海巴斯德研究所郝沛研究员、军事医学研究院国家应急防控药物工程技术研究中心钟武研究员和中科院分子植物卓越中心合成生物学重点实验室李轩研究员合作，在SCIENCE CHINA Life Sciences上在线发表了题为“Evolution of the novel coronavirus from the ongoing Wuhan outbreak and modeling of its spike protein for risk of human transmission”的论文，揭开了新型病毒的神秘面纱。（论文链接如下：http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCLS/doi/10.1007/s11427-020-1637-5?slug=fulltext）

这篇论文分析阐述了导致武汉肺炎疫情爆发的——新型冠状病毒的进化来源，以及与导致2003年的“非典”SARS冠状病毒、“中东呼吸综合征”MERS冠状病毒的遗传进化关系。

在论文中，研究者将武汉新型冠状病毒序列与已知的SARS和MERS两种病毒序列做了全基因组对比。

发现6个新型冠状病毒序列非常相似，它们跟SARS有约70%的序列相似性，跟MERS有约40%的相似性。

这意味着，武汉新型冠状病毒更像SARS病毒，而不是MERS病毒。

序列差异性主要表现在编码S-蛋白的spike基因上，这是冠状病毒与宿主细胞作用的关键蛋白。

冠状病毒可分为四类：α、β、γ、δ，SARS和MERS冠状病毒均是β属冠状病毒。

进一步遗传进化分析后，研究者发现新型冠状病毒也是β属冠状病毒。

它在进化树的位置上与SARS病毒和类SARS（SARS-like）病毒的类群很接近，但是并不属于SARS和类SARS病毒类群。

有意思的是，新型冠状病毒和SARS/类SARS冠状病毒在进化上有共同的外类群——一种寄生于果蝠的HKU9-1冠状病毒。

所以可以推断，它们拥有一个共同的祖先，是一种和HKU9-1类似的病毒。

蝙蝠是很多冠状病毒的自然宿主，由于新型冠状病毒的进化邻居和外类群都在各类蝙蝠中有发现。

研究者推测，新型冠状病毒的自然宿主也可能是蝙蝠。

但与SARS类似，新型冠状病毒在从蝙蝠到人的传染过程中很可能存在未知的中间宿主。

病毒如何感染人？

S-蛋白是冠状病毒与宿主细胞作用的关键蛋白，也决定了病毒的感染力。

T-S蛋白包含两个功能单位：S1和S2。S1能够促进病毒结合到宿主细胞受体上，位于它C端的RBD区负责与受体结合。

在感染人的过程中，SARS病毒的 S-蛋白会和ACE2蛋白相互作用结合，MERS病毒S-蛋白会与DPP4蛋白相互作用结合。

新型冠状病毒会通过哪种途径感染人？研究者对新型冠状病毒感染人的机制和通路进行了分析。

研究者首先比较了三种病毒S-蛋白的RBD区序列，发现在RBD区域中，新型冠状病毒与SARS病毒比较相似，但与MERS病毒差异很大，所以排除了S-蛋白与DPP4相互作用结合感染人的可能。

虽然新型冠状病毒的S-蛋白RBD区与SARS病毒的RBD区同源性比较高，但是已知SARS病毒S-蛋白与ACE2相互作用的5个关键氨基酸，在新型冠状病毒中有4个发生了改变。

文章作者利用分子结构模拟的计算方法，对武汉冠状病毒S-蛋白和人ACE2蛋白进行了结构对接研究，结果令人惊讶：虽然武汉冠状病毒S-蛋白中5个关键氨基酸有4个发生了变化，但变化后的氨基酸，却整体性上非常完美的维持了SARS病毒S-蛋白与ACE2蛋白相互作用的原来的结构构象，与人ACE2蛋白的亲和力还是很强。