當動物從人類身上感染COVID-19時，新SARS-CoV-2變種可能會出現。為了評估這一現象，來自科羅拉達州立大學獸醫和生物醫學學院的一個跨學科小組系統地分析了貓、狗、雪貂和倉鼠感染后病毒中出現的變異類型。
在各種野生動物、動物園和家庭動物中確認的COVID-19病例顯示了跨物種傳播，這對大多數病毒來說是一種罕見的情況。
這項新研究的論文第一作者之一、微生物學、免疫學和病理學系博士生Laura Bashor指出：“SARS-CoV-2在冠狀病毒的領域裡具有非常廣泛的物種範圍。一般來說，許多類型的病毒不能感染其他物種的動物，它們進化得非常特殊。”
論文另一位第一作者、現在是賓夕法尼亞大學野生動物疾病生態學助理教授Erick Gagne則指出：“人類跟許多不同的動物有如此多的接觸，這使得這種病毒有機會接觸到各種不同的物種。”
該病毒的全球影響和溢出給了研究人員一個獨特的機會來研究SARS-CoV-2的病毒進化。這些研究野生貓和家貓疾病傳播的專家將他們在序列分析和研究基因組集合方面的經驗應用於SARS-CoV-2。這項研究最近發表在美國國家科學院的官方雜誌《PNAS》上。
新出現的突變
來自VandeWoude實驗室的研究人員通過跟生物醫學系的Angela Bosco-Lauth助理教授和Dick Bowen教授的合作利用了他們自己的動物模型專業知識開發了一種動物物種對SARS-CoV-2的敏感性測試。
研究結果的關鍵還在於對不同階段的病毒進行了較新的測序技術。該技術現在常用於檢測人類群體中的變體。微生物學、免疫學和病理學系副教授Mark Stenglein為該研究提供了分析生物分子序列的計算技能，即所謂的生物信息學。
“我們發現有進化，我們看到對病毒的選擇，我們看到病毒的基因組序列中出現了很多變體，”Bashor說道。
為了給研究提供充足的病毒材料，Bosco-Lauth和Bowen在實驗室培養的細胞中培養了一個SARS-CoV-2人類樣本。Bashor和Gagne確定，在這一過程的每個步驟中都會出現多種突變並成為基因群體中更大的比例。
然後，他們將該病毒引入到四種家庭寵物並在感染后從它們的鼻腔中收集病毒樣本。
“在動物身上，細胞培養的變體重新回到了最初的人類類型，這表明很可能在該細胞培養和環境中發生了適應性，進而被選擇為這些變體，”Gagne說道。
細胞培養SARS-CoV-2變體中的這些突變並沒有全部轉移到新宿主身上。相反，在活體動物排出的病毒中出現了不同的變異。
該研究中的最初病毒樣本是在2020年初分離出來的。在整個研究過程中，研究小組觀察到了此後在人類群體中以加速的速度形成廣泛的SARS-CoV-2毒株的突變。
“其中有一些是我們後來在人類中看到的阿爾法、貝塔、德爾塔變體，”論文高級作者Sue VandeWoude博士指出，“有一些特定的遺傳密碼變化模仿了其他科學家在人身上報告的情況。”
兩隻貓之間的接觸表明SARS-CoV-2變體可以被傳播並有可能在該物種內產生一個新的菌株。
“這也是我們在人身上看到的情況，”Bosco-Lauth說道，“真正適應支持SARS-CoV-2感染的宿主也非常善於讓這些變異體堅持下去並被傳遞。”
未來
當Bashor在SARS-CoV-2大流行期間來到科羅拉多州立大學開始她的博士研究時，她並沒有預料到會研究這個疾病。然而，這為她提供了一個獨特的機會，讓她作為一名研究生在疾病生態學和進化方面的一個非常酷、可行的項目上一展身手。
當團隊啟動SARS-CoV-2研究時，Gagne正在VandeWoude實驗室完成他關於貓科動物逆轉錄病毒的跨物種傳播的博士后研究。
VandeWoude方面表示，像Bashor和Gagne這樣的研究生和早期職業科學家對SARS-CoV-2研究做出了有意義的貢獻。
研究團隊繼續着他們的調查並將重點放在貓身上。而之所以把重點放在貓身上是因為它們對來自人類的COVID-19溢出表現出更高的易感性並能產生病毒的變種並傳播給其他貓。
Bashor開始分析來自世界各地大量貓科物種的SARS-CoV-2基因組序列，其中包括老虎、獅子和雪豹。公開的受感染貓的數據可以提供更多關於COVID-19在貓科物種內部和之間的適應性和變異性的見解。
目前沒有證據表明貓會傳染給人類。但貓仍對人類群體中的COVID-19的所有變體易感。
通過了解貓體內的病毒進化，研究小組可能會找到問題–人類和動物的SARS-CoV-2的未來是什麼–的答案。