基因分析揭示新病毒即将出现

它们突然出现，就像 SARS-CoV-2 冠状病毒一样，可以引发重大流行病：无人关注的病毒。它们并不是真正的新事物，但它们的基因发生了变化。特别是，不同病毒种类之间遗传物质的交换可能导致特征显着改变的威胁性病原体突然出现。

国际研究小组目前进行的遗传分析表明了这一点。德国癌症研究中心(DKFZ)的病毒学家负责这项大规模研究，该研究发表在《PLOS Pathogens》杂志上。

“使用新的计算机辅助分析方法，我们在从鱼类到啮齿动物的各种脊椎动物中发现了 40 种以前未知的巢病毒，其中包括 13 种冠状病毒，”DKFZ 小组负责人 Stefan Seitz 报告说。在高性能计算机的帮助下，研究团队(其中还包括来自汉诺威亥姆霍兹感染研究中心 Chris Lauber 的工作组)筛选了近 300,000 个数据集。病毒学家塞茨表示，我们现在可以同时分析如此大量的数据，这一事实开辟了全新的视角。

病毒研究仍处于相对初级阶段。自然界中存在的所有病毒中，只有一小部分是已知的，尤其是那些引起人类、家畜和农作物疾病的病毒。因此，新方法有望在有关天然病毒库的知识方面实现巨大飞跃。 Stefan Seitz 和他的同事通过高性能计算机发送了存储在科学数据库中的脊椎动物的遗传数据，并提出了新的问题。他们寻找感染病毒的动物，以便大规模获取和研究病毒遗传物质。主要焦点是所谓的巢病毒，其中包括冠状病毒家族。

Nidoviruses 的遗传物质由 RNA(核糖核酸)组成，广泛存在于脊椎动物中。这组物种丰富的病毒具有一些共同特征，将它们与所有其他 RNA 病毒区分开来，并记录了它们之间的关系。然而，在其他方面，巢病毒彼此之间有很大不同，即就其基因组大小而言。

关于新病毒的出现，一项发现特别有趣：在同时感染不同病毒的宿主动物中，病毒复制过程中可能会发生病毒基因重组。

“显然，我们在鱼类中发现的巢状病毒经常在不同病毒种类之间交换遗传物质，甚至跨越科系，”塞茨说。当远亲“杂交”时，这可能会导致具有全新特性的病毒的出现。塞茨表示，这种进化的飞跃会影响病毒的攻击性和危险性，也会影响它们对某些宿主动物的依附性。

“正如我们在鱼类病毒中发现的那样，哺乳动物病毒中也可能会发生基因交换，”塞茨解释道。蝙蝠和鼩鼱一样，经常感染大量不同的病毒，被认为是真正的熔炉。 SARS-CoV-2 冠状病毒可能也在蝙蝠中发育并从那里传播到人类。

在巢状病毒之间进行基因交换后，病毒与宿主细胞对接的刺突蛋白经常发生变化。该研究的第一作者克里斯·劳伯(Chris Lauber)通过家谱分析证明了这一点。修改这种锚定分子可以显着改变病毒的特性，使其对它们有利——增加它们的传染性或使它们能够转换宿主。

正如新冠大流行所充分证明的那样，宿主的改变，特别是从动物到人类的改变，可以极大地促进病毒的传播。病毒性“游戏规则改变者”随时可能突然出现，成为巨大的威胁，如果情况严重的话，还会引发大流行。起点可以是单一双重感染的宿主动物。

新的高性能计算机进程可以帮助防止新病毒的传播。塞茨解释说，它可以系统地搜索对人类有潜在危险的病毒变种。

DKFZ 研究人员看到了他的专业研究领域的另一个重要的可能应用，即病毒相关致癌作用：“我可以想象我们可以使用新的高性能计算 (HPC) 来系统地检查癌症患者或免疫功能低下的人是否有病毒。我们我们知道癌症可以由病毒引发，最著名的例子是人类乳头瘤病毒，但到目前为止，我们可能只看到了冰山一角，而 HPC 方法提供了追踪以前未被发现的病毒的机会。人体有机体并增加患恶性肿瘤的风险。”

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