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国际病毒分类委员会:新冠病毒正式命名为SARS-Cov-2

2020-02-12 13:46:04 来源: 网易公开课 网易号 举报
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国际病毒分类委员会的冠状病毒研究小组(CSG)在生命科学论文预印本平台上发布了关于新型冠状病毒命名的最新论文,正式将新型冠状病毒从“2019-nCov”更名为“SARS-CoV-2"。

在国际范围内,病毒的命名由国际病毒分类委员会负责,而疾病的命名由世界卫生组织进行,在这篇论文发布的前两个小时,世界卫生组织将其正式命名为“COVID-19”,“Co”代表“冠状”(Corona),“Vi”为“病毒”(Virus),“D”为“疾病”(Disease),而19代表为这一疾病最初的病例是在2019年发生的。

而在CSG的论文当中,则详细公开了他们对新病毒的命名规则和命名的讨论过程,根据论文的说法,SARS-CoV-2这个新名字,将增进对新冠病毒与宿主之间相互作用的理解。CSG通过评估新病毒与同一宿主向前已知病毒的相关程度,认为新型冠状病毒与SARS并不是同一种病毒,两者有明显区别,与SARS病毒属于同一类型的病毒。这一病毒有其新颖性,也与SARS病毒具有亲缘性,根据官方分类和冠状病毒科的分类命名方法,CSG正式承认该病毒为与严重急性呼吸综合征相关的冠状病毒(SARS-CoVs)的姊妹病毒,并将其指定为严重急性呼吸综合征冠状病毒2型 (SARS-CoV-2)。

国际病毒分类委员会:新冠病毒正式命名为SARS-Cov-2

为了推动通讯和研究更加统一,CSG 还建议对单独的新冠病毒隔离株使用以下命名:SARS-CoV-2 /隔离株/宿主/日期/位置。

2019年12月在亚洲出现的人类冠状病毒是否为全新病毒?

传染病的爆发是由新病毒还是先前已知的病毒引起的?

这是第一个也是主要的问题之一,因为答案会提供措施来检测病原体,控制其传播并限制该流行病的潜在后果。它还对病毒名称有影响。在不同的时间范围内,答案还有助于确定病毒学和公共卫生领域的研究重点。

病毒新颖性和命名问题现在都与引起呼吸综合征爆发的冠状病毒联系了起来,该冠状病毒于2019年12月在中国武汉首次发现。它暂时被命名为2019年新型冠状病毒(2019 novel coronavirus),即2019-nCoV。术语“新型”(novel)可能是指由这种特定病毒感染的人类所引起的疾病(或临床表现范围),而这种疾病只是正在出现,需要进一步研究。“2019-nCoV”的术语“新型”也可能表示该基因组与其他(先前已知)冠状病毒的基因组之间的不完全匹配,如果后者也被当做定义“新型”的适当标准的话。但是,病毒学家一致认为,疾病和宿主范围都不能用于可靠地确定病毒的新颖性(或同一性),因为很少的基因组变化就可以减弱致命的病毒或引起宿主转换。同样,我们知道RNA病毒作为共同进化的紧密相关实体(定义序列的变异,单倍型)的群体而存在,被称为准物种。他们的基因组序列是体内不断发展的合作种群的共识快照,可能在一个感染者内随病情的发生而变化。如果将严格的新颖性匹配标准应用于RNA病毒,则它可以将具有测序基因组的每种病毒都限定为新颖病毒,这使得该标准难以提供有效的信息。为了解决潜在的问题,病毒学家可以将两种具有不同但相似的基因组序列的病毒视为同一病毒的变体。这立即引起了一个问题,即有多少差异足以识别候选病毒是新的或是独特的?最佳的方法是,可以通过评估候选病毒与同一宿主的先前已知病毒的相关性,或是建立单系群病毒组,通常称为基因型或进化枝,可能包括或不包括不同宿主的病毒。这是在病毒分类学框架中正式解决的(专栏2)。

在此研究中,我们提出了对2019-nCoV新颖性的评估,并详细说明了(重)命名该病毒严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)的基础,此后将使用该名字。

在冠状病毒家族的分类学中定义SARS-CoV-2的新颖性和位置

在21世纪,研究冠状病毒(一种脊椎动物的包膜正链RNA病毒家8)的研究人员多次遇到了冠状病毒新颖性的问题,其中两次是从人畜共患病的库中将严重甚至威胁生命的疾病引入人类的:即严重急性呼吸系统综合症(SARS)的发生,以及几年后中东呼吸系统综合症(MERS)的发生。每次通过基于基因序列的家族分类解决问题时,每次都将病原体最初称为新的人类冠状病毒,就像本次爆发期间的SARS-CoV-2一样。

当前的冠状病毒分类标准包括15个可用等级中的8个分类单元,并且它可以识别27个亚属,5个属和2个亚科的49个物种,它们属于属于Riboviria界、Nidovirales目、Cornidovirineae亚目、Coronaviridae科。物种科分类和分类名称(分类法)是由冠状病毒研究组(CSG)开发的,该研究组是国际病毒分类法委员会(ICTV)的工作组。 CSG负责通过评估病毒与已建立的分类单元中已知病毒之间的关系来评估病毒的新颖性,就本文而言,特别是在与严重急性呼吸综合征相关的冠状病毒物种的背景下,CSG负责评估病毒的新颖性。

要了解与严重急性呼吸系统综合症相关的冠状病毒和SARS-CoV之间的区别,即物种与病毒之间的区别,在几种冠状病毒的完整分类结构的背景下以及与病毒宿主(尤其是人类)分类学比较时,研究它们之间的关系可能是比较有效的(图1)。因此,如果具有特定基因组序列的SARS-CoV-Urbani可被视为等同于一个人,那么严重急性呼吸综合征相关冠状病毒科则与智人同等。但是鉴于冠状病毒在实践中分类到物种的方式,这种类比可能超出语义学意义,并且具有生物学意义,尽管该概念在病毒学中的扩展尚待开发和全面测试。

图1

国际病毒分类委员会:新冠病毒正式命名为SARS-Cov-2

即使对分类不同生命形式的物种概念一无所知,每个人也都承认另一个人是(相同)智人物种的成员。但是,要将个体生物分类给大多数其他物种,需要专门知识和工具来评估个体之间的差异。 CSG使用了比较基因组学的计算框架,该框架由几个与Nidovirales的分类和命名有关的研究组共享,并由Nidovirales研究组协调。研究小组量化并划分了冠状病毒基因组的开放阅读框1a和1b(ORF1a / 1b)中编码的最保守的复制蛋白的变异(图2A),识别成对的父系距离(PPD)的阈值,将病毒簇区分出不同的级别。

图2

国际病毒分类委员会:新冠病毒正式命名为SARS-Cov-2

严重急性呼吸系统综合症相关冠状病毒(图2B)和Beta冠状病毒属(图2C)物种树中,SARS-CoV-2与SARS-CoV簇聚,其他人也曾报道过。在不同的研究中,SARS-CoV-2与最紧密相关的冠状病毒之间的距离估算值会有所不同,具体取决于测量方法(核苷酸或氨基酸)的选择和基因组区域。因此,研究人员对2019-nCoV的确切分类位置(即SARS-CoV-2)存在分歧。当我们将SARS-CoV-2纳入包括2505种冠状病毒的数据库,并用于ICTV目前正在考虑的最新冠状病毒分类法(2019年5月更新)时,物种组成未受到影响,病毒已分类到严重急性呼吸综合征相关的冠状病毒,详情如下。

冠状病毒科的物种分界阈值/界限是由PPD可能超过物种间分界阈值的病毒定义/施加的。由于它们在所有种内和种间PPD总数中的约10-4的微小份额,它们甚至可能无法在基于物种而聚类病毒的传统对角线图中被视觉识别到(图3A)。此外,从分析所有49种冠状病毒物种的2505种病毒的最大种内PPD(图3B),以及该物种的256种病毒的PD可以看出(图4),这些病毒不涉及任何与严重急性呼吸系统综合症相关的冠状病毒物种的病毒。因此,与其他相当好的采样物种相比,例如MERS-CoV,HCoVOC43和IBV原型化的病毒(图3B),该物种的已知病毒的基因组变异较小,并且这些物种在序列空间中与其他已知的冠状病毒物种完全分离。严重急性呼吸系统综合症相关冠状病毒物种的这两个特征都有助于将SARS-CoV-2明确分类给该物种。

图3

国际病毒分类委员会:新冠病毒正式命名为SARS-Cov-2

图4

国际病毒分类委员会:新冠病毒正式命名为SARS-Cov-2

SARS-CoV-2的种内PD属于该物种的前25%,并且还包括最大PD,介于SARS-CoV-2与非洲蝙蝠病毒分离株(SARSr-CoV_BtKY72)之间(图4),代表了严重急性呼吸系统综合症相关冠状病毒种内的两个基础谱系,包含了很少的已知病毒(图2BC)。这些关系与该物种中种类最多的谱系的浅分支相反,该谱系包括在2002-2003年爆发期间收集的所有人类SARS-CoV分离株,以及在寻找与该流行病相关的潜在人畜共患病源过程中,鉴定出的与亚洲密切相关的蝙蝠病毒。(请注意,此进化枝结构易受同源重组的影响,这在该物种中很常见;要使进化枝定义正式化,必须对深分支的病毒取样进行充分改进后,才能对其进行重新研究)。当前的采样定义了人类SARS-CoV的非常小的PD中值,SARS-CoV-2的PD的中值约高于其15倍(0.16%对2.6%,图4)。这一较小的人类SARS冠状病毒的PD中位数,也占全物种PD分布的主要部分(0.25%,图4)。除了最初未能使用SARS-CoV特异性PCR设置检测到疾病的病原体外,系统发育和PD空间中与SARS-CoV的分离也解释了为什么2019-nCoV(SARS-CoV-2)被许多研究人员认为是一种新型病毒。

将2019-nCoV指定为SARS-CoV-2,并为变体命名提供指导

以上结果表明,就分类学而言,SARS-CoV-2(仅)是严重急性呼吸综合征相关冠状病毒物种中的另一种病毒。在这方面,该病毒的发现与21世纪引入人类的另外两种人畜共患型冠状病毒SARS-CoV和MERS-CoV的描述有很大不同(图5A)。该研究小组基于Betacoronavirus属的两个物种和两个非正式亚组的原型,将这两种病毒视为新型病毒,最近被确认为Sarbecovirus和Merbecovirus亚属。由于是第一位,这些病毒及其类群被赋予了新的名称,其来源反映了相应时间的实践和病毒分类的状态(图5B)。这两种情况都不适用于SARS-CoV-2,SARS-CoV-2被分配给主要存在于人类和各种蝙蝠中的数百种已知病毒的现有物种。所有这些病毒都具有源自SARS-CoV的名称(直接或通过物种名称),即使只有2002-2003年暴发期间收集到的人类分离株被确认会导致受感染的个体感染SARS。因此,所有这些病毒名称中对SARS的引用(结合公共数据库中特定前缀,后缀和/或基因组序列ID的使用)承认相应病毒与从SARS患者中分离出的病毒,例如SARS- CoV-Urbani,而不是将此病毒与人类的特定疾病(即SARS)联系起来。根据该物种的病毒命名惯例以及SARS CoV-2与物种树和距离空间中SARS-CoV原型的相对较远的关系(图2B和4),CSG将其名字由2019-nCoV改为SARS-CoV-2。

图5

国际病毒分类委员会:新冠病毒正式命名为SARS-Cov-2

与SARS-CoV相比,SARS-CoV-2的名称并非源自SARS疾病的名称(图5B),并且绝不应该使用它来预先定义由人类SARS-CoV-2引起的疾病名称(或谱图),这将由WHO决定。 SARS-CoV-2的可用流行病学和临床数据有限,表明该病毒和SARS-CoV的疾病谱以及传播方式可能不同。同样,用于确认SARS-CoV-2感染的诊断方法与SARSCoV的诊断方法也不相同。这反映在针SARS-CoV-2 / 2019-nCoV的针对公共卫生从业者,医护人员和实验室诊断人员的具体建议中(例如WHO 2019-nCoV指南; https://www.who.int/emergencies/diseases /novel coronavirus2019)。通过取消冠状病毒及其可能在人类和动物中引起的疾病的命名约定,我们希望以最适当的方式帮助WHO命名疾病(WHO疾病命名指南;https://apps.who.int/iris/handle/10665/163636)(图5B)。

为了促进良好实践和科学交流,CSG建议研究人员描述该病毒和该物种中其他病毒的新分离株时,应采用标准化格式存储公共数据库和出版物。提议的命名约定包括对从中分离出病毒的宿主生物的引用,分离的时间以及分离的位置(地理位置):病毒/分离物/宿主/日期/位置,例如SARS CoV2 / X1 /Human/ 2019 /Wuhan_XYZ12345。完整的命名以及其他重要特征(例如与人或其他宿主的致病性相关)应包括在每个分离基因组序列提交给公共数据库,例如基因库。在出版物中,该名称可以用序列数据库ID进一步扩展,例如。文字中首次提及的SARSCoV-2 / X1 /Human/ 2019 /Wuhan_XYZ12345,我们相信,这种格式将告知每个特定病毒分离株(基因组序列)的主要特征,这些特征对于随后的流行病学和其他研究以及控制措施至关重要。

结束语:从关注病原体到了解病毒种类

从历史上看,公共卫生和基础研究一直专注于对人类致病病毒的检测,遏制,治疗和分析,而很少考虑探索和定义其作为一个物种的遗传多样性和生物学特性。在此框架下,2019年12月SARS-CoV-2作为人类病原体的出现可能被认为完全独立于2002-2003年的SARS-CoV爆发。尽管SARS-CoV-2并非SARS-CoV的后代(图2B),并且未知的外部因素可能会促进将这些病毒中的每一种引入人类,但两种病毒在遗传上如此接近(图2B2C)他们的进化历史和特征是相互借鉴的。如果将这两种病毒与其他已知且尚待发现的病毒一起作为严重急性呼吸综合征相关冠状病毒物种的一部分来鉴定,我们对这些病原体的理解将大大提高。理解该物种的生物学和进化,就像生物学中其他地方的规范一样。为了将这一发展与医疗保健联系起来,针对整个物种的诊断工具应补充检测单个病原体变异的现有工具。

尽管本文仅关注单个病毒物种,但提出的问题涉及该科中其他物种,甚至可能超出范围。作为了解此物种及其近亲的第一步,研究人员,期刊,数据库和其他相关机构应适当引用正在研究的冠状病毒的完整分类法。这包括通过遵循ICTV命名规则明确承认相关病毒物种以及该物种中包含的病毒,遗憾的是,在常规实践中很少见到这种规则,从而导致在文献中混淆病毒和物种(并且本文的作者希望承认,他们在某些情况下也无法幸免)。 ICTV目前正在讨论并计划在不久的将来实施病毒种类命名法的重大修订,从而可以促进这种必要的调整。有了此更改,解决CSG的问题就解决了病毒和物种名称之间现有的重大重叠,而后者使得对其应用于冠状病毒的物种概念的理解和使用变得复杂。

发布日期:2020/2/11

发布渠道:bioRvix

原文地址:https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.07.937862v1

原文标题:Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus – The species and its viruses, a statement of the Coronavirus Study Group

翻译:小西 | 网易公开课


小肥猪 本文来源:网易公开课 作者:2020/02/11 国际病毒分类委员会 冠状病毒研究小组 责任编辑:李昭欣_NS3501
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