2022年12月7日，國際學術期刊《自然》（Nature）以長文?(Article)?形式在線發表了武漢大學病毒學國家重點實驗室/生命科學學院嚴歡研究組在病毒受體領域的研究成果，論文標題為《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）。

澎湃新聞發現，該論文的預印本于2022年1月25日上傳到預印本網站bioRxiv上。

據武漢大學病毒學國家重點實驗室微信公眾號消息，該研究成果有助于進一步促進針對使用ACE2受體的MERS相關冠狀病毒的基礎研究，并為相關疫苗與抗病毒藥物的研發奠定基礎。“該研究涉及的所有感染實驗均使用低風險的假病毒，并未涉及冠狀病毒真病毒以及對真病毒進行遺傳改造。”

上述消息稱，該研究揭示了兩種蝙蝠MERS相關冠狀病毒（NeoCoV和PDF-2180）的功能性受體為ACE2，解析了這兩種病毒與受體結合的復合體以及PDF-2180刺突蛋白三聚體的結構，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。

武漢大學病毒學國家重點實驗室官網介紹稱，該實驗室于2004年11月經國家科技部批準立項，2005年3月由國家科技部批準建設。實驗室主管部門為國家教育部，依托單位為武漢大學和中國科學院武漢病毒研究所。

該實驗室目前擁有中國典型培養物保藏中心（世界知識產權組織認定的國際保藏機構之一）、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驗室（包括二級生物安全實驗室BSL-2、三級生物安全實驗室BSL-3、動物生物安全三級實驗室ABSL-3）。

武漢大學病毒學國家重點實驗室/生命科學學院嚴歡研究員

嚴歡研究員長期從事病毒受體與病毒入侵機制研究，在Nature, Nature Ecol Evol, eLife, mBio, J Virol等重要學術期刊發表第一或通訊作者論文12篇，曾獲2013年吳瑞獎。2008至2016年在北京生命科學研究所李文輝教授實驗室攻讀博士學位及開展博士后研究期間，在李文輝教授的指導下鑒定了乙肝病毒受體NTCP，解決了困擾領域數十年的科學難題（李文輝教授因該成果獲2020年Baruch Blumberg獎和2022年未來科學大獎）；2016至2019年在南加州大學醫學院博士后工作期間鑒定了人乳頭瘤病毒HPV的受體結合多肽；2019年11月加入武漢大學病毒學國家重點實驗室/生命科學學院，重點關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制，在冠狀病毒受體領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）。

2022年12月7日，國際學術期刊《自然》在線發表的論文。

上述消息稱，NeoCoV于2012年在南非的開普棕蝠（Cape serotine）樣本中被發現，是目前自然界已發現的最接近中東呼吸綜合征病毒（MERS-CoV）的一種冠狀病毒。嚴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，發現NeoCoV和PDF-2180這兩種MERS相關冠狀病毒的假病毒能夠以較低效率進入外源表達人ACE2受體的細胞。而領域內的人已經熟知，ACE2（angiotensin-converting enzyme 2）是新冠病毒SARS-CoV-2等Sarbecovirus亞屬冠狀病毒的受體。這一出乎預料的結果引起了研究組的高度重視。研究人員利用假病毒系統，進一步測試了46種蝙蝠ACE2受體，發現這兩種病毒可以更加高效地結合多種陽翼手目蝙蝠的ACE2受體進入細胞。這一結果突破了目前人們對冠狀病毒受體的傳統認知，首次揭示了MERS相關冠狀病毒可以使用ACE2而非DPP4（dipeptidyl peptidase 4，MERS-CoV等Merbecovirus亞屬冠狀病毒的受體）進入細胞。

部分代表性冠狀病毒的親緣關系、自然宿主以及受體使用情況。

上述消息稱，在此基礎上，中科院生物物理所王祥喜團隊通過冷凍電鏡技術成功解析了伏翼蝠（Pipistrellus pipistrellus）ACE2與這兩種病毒刺突蛋白受體結合結構域（RBD）復合物的高分辨率結構，美國華盛頓大學David Veesler團隊也通過冷凍電鏡技術解析了PDF-2180刺突蛋白全長三聚體的高分辨率結構。結構分析顯示，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合模式識別ACE2。此外，NeoCoV和PDF-2180的RBD在ACE2上的結合印跡（footprint）相對于其它三種病毒也顯著不同，這提示在進化歷程中，親緣關系較遠的冠狀病毒曾趨同進化獨立地選擇并適應ACE2為受體。

上述消息稱，之后，研究人員進一步合作探索了這兩種病毒識別受體的分子機制及相關抗體阻斷假病毒進入細胞的能力。序列分析與突變研究發現，人ACE2的RBD結合印跡上338-342位氨基酸相對于伏翼蝠ACE2的序列差異是導致其介導感染能力較差的關鍵原因，但NeoCoV可通過其刺突蛋白上T510F的單點突變實現對人ACE2的高效識別。抗體中和實驗顯示，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驗條件下均無法抑制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入細胞。

不同冠狀病毒RBD及其結合ACE2的模式?(a)?和攜帶T510F突變的NeoCoV RBD與人ACE2的相互作用（b）。

武漢大學病毒學國家重點實驗室/生命科學學院、泰康生命醫學中心嚴歡研究員，中科院生物物理所王祥喜研究員和美國華盛頓大學生物化學系David Veesler教授為該論文的共同通訊作者；武漢大學生命科學學院博士生熊清、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生物化學系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基金、武漢大學新冠肺炎研究專項基金、中國科學院戰略重點研究項目、國家重點研發計劃項目等資助。

嚴歡研究組合照。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05513-3

武漢大學病毒學國家重點實驗室微信公眾號發布的相關研究背景：

本世紀以來，三種β屬冠狀病毒（SARS-CoV，?MERS-CoV，SARS-CoV-2）在人群中引發了三次重大疫情：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險的冠狀病毒的了解還非常有限。冠狀病毒通過識別細胞表面的受體分子進入宿主細胞，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感染模型對揭示病毒感染與傳播規律、評價病毒致病力與宿主免疫反應，以及開發疫苗與抗病毒藥物具有重要意義。目前領域內普遍認為，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的人類冠狀病毒，最早于2012年在沙特阿拉伯被發現，主要在中東地區國家流行。世界衛生組織（WHO）的最新統計數據顯示，MERS已造成2600人的感染，其中935人死亡，病死率高達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有零星感染。MERS-CoV的中間宿主是駱駝，但其自然進化起源尚不明確。但越來越多的證據表明，蝙蝠作為數百種ɑ和β屬冠狀病毒的天然宿主，在包括MERS-CoV在內多種人類冠狀病毒的進化過程中扮演了重要角色。NeoCoV與PDF-2180分別于2012年與2017年在南非與烏干達的蝙蝠樣本中被發現，是自然界目前已知最接近MERS-CoV的兩種冠狀病毒，進化上與MERS-CoV屬于同一個病毒物種。但由于受體不明確，相關的研究報道寥寥無幾。嚴歡研究員領銜的這項研究利用基于水泡性口炎（VSV）的假病毒系統結合結構分析等技術手段，揭示了MERS-CoV在蝙蝠中的近親病毒NeoCoV與PDF-2180使用ACE2為受體。鑒于尚未有報道發現蝙蝠MERS相關病毒（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）重組進化成為MERS-CoV。需要強調的是，目前使用ACE2的MERS相關冠狀病毒是否可以感染人類并引發疫情并不清楚，其致病力與傳播能力也有待進一步研究。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，加強對這些病毒的監測預警與基礎研究，未雨綢繆，才能使人類在與病毒的博弈中立于不敗之地。

責任編輯：吳躍偉

圖片編輯：張同澤

校對：施鋆