【学术前沿】​孙强/黄红艳团队合作揭示N501Y突变赋予新冠病毒感染小鼠能力

新型冠状病毒SARS-CoV-2如今仍在全球肆虐，截至2021年7月27日，其已导致全球近两亿人感染，超417万人死亡 (https://covid19.who.int)。三种高度流行的SARS-CoV-2变异株，Alpha (B.1.1.7, 501Y.V1)、Beta (B.1.351, 501Y.V2)和Gamma (P.1, 501Y.V3)，已被世界卫生组织 (WHO) 列为重点关注对象 (Variants of Concern, VOCs) 。这三种变异株有多个突变位点，其中N501Y突变是S蛋白受体结合域 (Receptor Binding Domain, RBD) 的唯一共有突变，提示该突变在这三种变异株的传播和流行中发挥了重要功能。

2021年7月27日，北京生物工程研究所孙强研究员与首都医科大学黄红艳教授研究团队合作在Signal Transduction and Targeted Therapy杂志上发表了题为 N501Y mutation imparts cross-species transmission of SARS-CoV-2 to mice by enhancing receptor binding 的文章【1】。文章提出新冠病毒S蛋白N501Y突变能够赋予其跨物种传播的能力，并提出小鼠作为新冠病毒进行传播的潜在中间宿主的可能性，同时对新冠相关流行病学调查和人-小鼠跨种传播的防控提出了建议。

研究人员首先观察了N501Y突变对S蛋白介导的膜融合的影响，发现含N501和Y501的S蛋白均能在表达人血管紧张素转换酶2（hACE2）的293T细胞 (293T-hACE2) 中有效地诱导合胞体的形成。同时，含N501与含Y501的假型病毒在感染293T-hACE2细胞时，效率基本一致。这些结果表明，N501Y突变并没有增强SARS-CoV-2的感染性。有报道提出N501Y突变与小鼠感染SARS-CoV-2有关，但作用机制尚不清楚【2】。因此，研究人员提出假设，SARS-CoV-2的S蛋白N501Y突变可能会打破物种传播障碍，赋予其感染小鼠的能力。为了证明该设想，研究人员构建了表达小鼠ACE2（mACE2）的293T细胞 (293T-mACE2)，当在293T-mACE2细胞中表达含N501的S蛋白时不形成合胞体细胞，而表达含Y501的S蛋白时则形成大量的合胞体细胞。同时，含Y501的假型病毒可有效感染293T-mACE2细胞。三维建模预测这种溢出感染可能是mACE2蛋白的H353位点和S蛋白Y501位点之间相互作用的结果。同时，表面等离子共振结果表明含Y501突变RBD蛋白与mACE2存在相互作用。

为进一步证实假病毒体外感染结果，研究人员对感染MASCp6（含有N501Y突变的SARS-CoV-2突变株）的野生型BALB/c小鼠肺部组织切片进行染色，发现SARS-CoV-2的N蛋白和mACE2共定位，进一步证实SARS-CoV-2的N501Y突变株能够感染小鼠（图2）。

图2 免疫荧光染色显示病毒N蛋白和mACE2共定位

本研究揭示新冠病毒S蛋白N501Y突变赋予其跨物种传播能力及其作用机制，提出小鼠可能作为SARS-CoV-2进行传播的潜在中间宿主，应予重点关注。

该论文第一作者为北京生物工程研究所助理研究员牛祖彪，研究助理张峥嵘，助理研究员杜鹏，首都医科大学附属北京世纪坛医院主治医师高晓燕。北京生物工程研究所孙强研究员、首都医科大学附属北京世纪坛医院黄红艳教授为该论文的共同通讯作者。

据悉，该团队在Cell Death & Differentiation上相继发表评论文章 SARS-CoV-2 N501Y variants of concern and their potential transmission by mouse 。文章对N501Y突变株的流行趋势，及突变株对诊断、免疫、感染的影响进行讨论，详细论述了小鼠作为潜在N501Y突变株的中间宿主的原因及具体防控措施。文章指出：应尽快明确含N501Y突变的VOCs能否感染小鼠；如能感染，需进一步明确鼠传鼠、鼠传人的可能性，并阐明病毒传播途径；同时，应在有COVID-19患者的地区（如暴发社区和医院）进行流行病学调查，检测该地区小鼠能否作为SARS-CoV-2的中间宿主。如有充分证据显示小鼠是含N501Y突变VOCs的传播物种，除现有公共预防措施外，还应采取更严格措施来防范小鼠介导的新冠病毒传播。如：1）用鼠药和捕鼠器等措施灭鼠；2）改善环境卫生，重点是餐厅、车库站、交通站和污水处理系统等区域；3）加强环境监测，查看是否存在新冠病毒；4）监测小鼠体内是否存在新冠病毒新变种（图3）。

图3 小鼠可能作为SARS-CoV-2进行传播的潜在中间宿主示意图

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41392-021-00704-2

参考文献

1. Niu, Z, Zhang, Z, Gao, X. et al. N501Y mutation imparts cross-species transmission of SARS-CoV-2 to mice by enhancing receptor binding. Sig Transduct Target Ther 6, 284 (2021). https://doi.org/10.1038/s41392-021-00704-2

2. Gu H, Chen Q, Yang G. et al. Adaptation of SARS-CoV-2 in BALB/c mice for testing vaccine efficacy. Science 25, 369 (2020). doi: 10.1126/science.abc4730

来源:BioArtMED

原标题：《【学术前沿】​孙强/黄红艳团队合作揭示N501Y突变赋予新冠病毒感染小鼠能力》

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