当动物从人类身上感染COVID-19时，新SARS-CoV-2变种可能会出现。为了评估这一现象，来自科罗拉达州立大学兽医和生物医学学院的一个跨学科小组系统地分析了猫、狗、雪貂和仓鼠感染后病毒中出现的变异类型。
在各种野生动物、动物园和家庭动物中确认的COVID-19病例显示了跨物种传播，这对大多数病毒来说是一种罕见的情况。
这项新研究的论文第一作者之一、微生物学、免疫学和病理学系博士生Laura Bashor指出：“SARS-CoV-2在冠状病毒的领域里具有非常广泛的物种范围。一般来说，许多类型的病毒不能感染其他物种的动物，它们进化得非常特殊。”
论文另一位第一作者、现在是宾夕法尼亚大学野生动物疾病生态学助理教授Erick Gagne则指出：“人类跟许多不同的动物有如此多的接触，这使得这种病毒有机会接触到各种不同的物种。”
该病毒的全球影响和溢出给了研究人员一个独特的机会来研究SARS-CoV-2的病毒进化。这些研究野生猫和家猫疾病传播的专家将他们在序列分析和研究基因组集合方面的经验应用于SARS-CoV-2。这项研究最近发表在美国国家科学院的官方杂志《PNAS》上。
新出现的突变
来自VandeWoude实验室的研究人员通过跟生物医学系的Angela Bosco-Lauth助理教授和Dick Bowen教授的合作利用了他们自己的动物模型专业知识开发了一种动物物种对SARS-CoV-2的敏感性测试。
研究结果的关键还在于对不同阶段的病毒进行了较新的测序技术。该技术现在常用于检测人类群体中的变体。微生物学、免疫学和病理学系副教授Mark Stenglein为该研究提供了分析生物分子序列的计算技能，即所谓的生物信息学。
“我们发现有进化，我们看到对病毒的选择，我们看到病毒的基因组序列中出现了很多变体，”Bashor说道。
为了给研究提供充足的病毒材料，Bosco-Lauth和Bowen在实验室培养的细胞中培养了一个SARS-CoV-2人类样本。Bashor和Gagne确定，在这一过程的每个步骤中都会出现多种突变并成为基因群体中更大的比例。
然后，他们将该病毒引入到四种家庭宠物并在感染后从它们的鼻腔中收集病毒样本。
“在动物身上，细胞培养的变体重新回到了最初的人类类型，这表明很可能在该细胞培养和环境中发生了适应性，进而被选择为这些变体，”Gagne说道。
细胞培养SARS-CoV-2变体中的这些突变并没有全部转移到新宿主身上。相反，在活体动物排出的病毒中出现了不同的变异。
该研究中的最初病毒样本是在2020年初分离出来的。在整个研究过程中，研究小组观察到了此后在人类群体中以加速的速度形成广泛的SARS-CoV-2毒株的突变。
“其中有一些是我们后来在人类中看到的阿尔法、贝塔、德尔塔变体，”论文高级作者Sue VandeWoude博士指出，“有一些特定的遗传密码变化模仿了其他科学家在人身上报告的情况。”
两只猫之间的接触表明SARS-CoV-2变体可以被传播并有可能在该物种内产生一个新的菌株。
“这也是我们在人身上看到的情况，”Bosco-Lauth说道，“真正适应支持SARS-CoV-2感染的宿主也非常善于让这些变异体坚持下去并被传递。”
未来
当Bashor在SARS-CoV-2大流行期间来到科罗拉多州立大学开始她的博士研究时，她并没有预料到会研究这个疾病。然而，这为她提供了一个独特的机会，让她作为一名研究生在疾病生态学和进化方面的一个非常酷、可行的项目上一展身手。
当团队启动SARS-CoV-2研究时，Gagne正在VandeWoude实验室完成他关于猫科动物逆转录病毒的跨物种传播的博士后研究。
VandeWoude方面表示，像Bashor和Gagne这样的研究生和早期职业科学家对SARS-CoV-2研究做出了有意义的贡献。
研究团队继续着他们的调查并将重点放在猫身上。而之所以把重点放在猫身上是因为它们对来自人类的COVID-19溢出表现出更高的易感性并能产生病毒的变种并传播给其他猫。
Bashor开始分析来自世界各地大量猫科物种的SARS-CoV-2基因组序列，其中包括老虎、狮子和雪豹。公开的受感染猫的数据可以提供更多关于COVID-19在猫科物种内部和之间的适应性和变异性的见解。
目前没有证据表明猫会传染给人类。但猫仍对人类群体中的COVID-19的所有变体易感。
通过了解猫体内的病毒进化，研究小组可能会找到问题--人类和动物的SARS-CoV-2的未来是什么--的答案。