【观点】田克恭教授:动物是否感染新冠肺炎?已证实了哪些问题?

摘要:近期美国科学周刊上一篇关于“大流行期间实验室正在对成千上万的小鼠施以安乐死”的报道引起国内实验动物界的高度关注,美国相关实验室基于担忧实验动物感染以及没有饲养人员来护理动物而实施此措施,您怎样看待这个问题呢?

【观点】田克恭教授:动物是否感染新冠肺炎?已证实了哪些问题?

中国实验动物信息网:非常感谢田教授接受中国实验动物信息网的专访。近期美国科学周刊上一篇关于“大流行期间实验室正在对成千上万的小鼠施以安乐死”的报道引起国内实验动物界的高度关注,美国相关实验室基于担忧实验动物感染以及没有饲养人员来护理动物而实施此措施,您怎样看待这个问题呢?

田克恭教授:当前新冠疫情依然严峻,实验动物是否能感染SARS-CoV-2需要通过科学的分析与研究来回答,在问题弄清楚之前饲养人员可采取适当的生物安全防护措施来进行预防,盲目恐慌或者放松警惕都是不可取的。

中国实验动物信息网:针对当前新冠肺炎疫情全球暴发期,国内实验动物相关部门、兽医相关部门、宠物相关部门等就动物是否感染新冠肺炎做了哪些工作?就动物是否被感染证实了哪些问题?

田克恭教授:国内多个机构在疫情暴发后立即在流行病学层面对病毒的中间宿主进行了回溯性研究,主要是野生动物的病毒核酸检测,发现在海关缴获的和野生动物救助中心饲养的穿山甲体内可以检测到与SARS-CoV-2基因组高度相似的冠状病毒,穿山甲是否在病原进化中起到确切作用还有待研究,但穿山甲应被视为SARS-CoV-2可能的中间宿主。另外,2020年2月26日香港渔护署对一名新冠肺炎确诊者的宠物犬的口腔和鼻腔样本检测发现SARS-CoV-2呈现弱阳性,这引起了人们对伴侣动物可能会造成病毒传播的担忧。因此,在疫情期间,我们及时研发了可用于动物血清学调查的SARS-CoV-2抗体双抗原夹心ELISA检测试剂盒。到目前为止,我们共检测了包括野生动物、实验动物和畜禽经济动物在内的共35种动物的血清,均没有发现抗体阳性,其中包括从全国11个省市采集的与人类密切接触的犬猫的血清样本共670余份。在病原学研究层面,中国农业科学院哈尔滨兽医研究所陈化兰院士和步志高研究员的团队在ABSL-4实验室开展了SARS-CoV-2是否感染不同品种动物的研究。结果表明不同动物对病毒的易感性存在差异,其中雪貂和猫对SARS-CoV-2的易感性高,但不会出现临床症状,犬的易感性低,而猪、鸡和鸭不敏感。需要强调的是,到目前为止的研究,也没有得出结论证明受新冠病毒感染的猫可以把病毒传染给人。

中国实验动物信息网:据了解,国内部分相关实验动物/动物实验单位由于疫情原因,也暂停开展动物实验,对实验研究造成了一定影响,对此,您对于实验动物研究机构有什么建议?

田克恭教授:因不同品种动物对SARS-CoV-2易感性不同,实验动物研究机构也应采取不同的措施。对于被证明不易感的动物如家禽和猪等,可按正常状态进行饲养管理。对于可能易感的动物,首先要相信实验动物是饲养在特定的环境中,只要做好生物安全防护措施,实验动物受到感染的几率非常之低,其次利用现有抗原抗体检测试剂盒对实验动物进行病原检测和抗体监测;同时应加强对饲养环境的消毒、对动物的粪便等排泄物的无害化处理以及饲养管理人员的个人防护措施。

中国实验动物信息网:针对当前广大社会公众的疑虑,实验动物相关部门、兽医相关部门等还需要加强哪些方面的研究攻关?以进一步消除社会关切的问题?

田克恭教授:实验动物及兽医相关部门对其它尚不清楚是否易感的动物,可以利用SARS-CoV-2抗体检测试剂盒等加强血清流行病学监测,国内高级别动物生物安全实验室也可开展动物感染试验,对不同动物的易感性及其排毒途径进行科学的研究,基于研究结果制定出相应的生物安全措施。为消除大众在动物传播病毒上的疑虑,建议兽医相关部门与动物保护组织等加强沟通,开展更大规模的血清学调查,同时建议伴侣动物主人加强伴侣动物的管理与自身防护,从而最大限度在日常生活中保证自身与伴侣动物安全,平稳度过疫情期。

中国实验动物信息网:畜禽养殖与人类的生产生活密切相关,猪肉禽肉是人类所需动物源性食品的主要来源。猪禽冠状病毒与人新型冠状病毒关系如何?相互间是否有可能突破种间屏障发生跨种感染?人新型冠状病毒通过感染猪禽进而威胁公共卫生的风险有多大?

田克恭教授:多种冠状病毒对猪禽生产可造成严重危害。其中,对养猪业造成严重危害的冠状病毒主要包括猪流行性腹泻病毒(PEDV)、传染性胃肠炎病毒(TGEV)、猪德尔塔冠状病毒(PDCoV)和猪急性腹泻综合征(SADS),会造成仔猪严重的消化道症状,引起高死亡率。我们对冠状病毒S蛋白的氨基酸的序列分析发现,SARS-CoV-2与猪冠状病毒之间的蛋白氨基酸序列相似率低,只有21.9%~23.5%。另外,在S蛋白立体结构对比中,SARS-CoV-2和SARS-CoV的S1结构域的相似性最高,而与猪冠状病毒RBD的相似性均低,这和前面S蛋白氨基酸序列分析结果是一致的。

另外,我们对包括强阳性、弱阳性及阴性背景在内的猪冠状病毒血清进行了SARS-CoV-2抗体的检测,结果发现所有血清均为阴性,这可能是由于不同冠状病毒间S基因序列的较大差异导致的特异性抗体识别位点不匹配所致,这也和S蛋白氨基酸序列以及S1结构域的立体结构对比分析结果一致。

当然,鉴于大多数冠状病毒具有相同的自然宿主,病毒重组(主要是S蛋白)造成的可能的宿主嗜性变化不可忽视。比如在2016年发现的SADS就是由一种与人冠状病毒HKU2相关的SADS-CoV引起,以严重腹泻和呕吐为特征,病毒有可能由蝙蝠体内的冠状病毒重组而来。因此,在养殖生产中,注重生物安全防护以防止野生动物对养猪业的侵扰亦具有较大的生物安全意义。

另外,在养殖业中,对禽造成严重危害的冠状病毒主要是γ冠状病毒属禽冠状病毒中的传染性支气管炎病毒(IBV)。IBV是第一个分离到的冠状病毒,虽无公共卫生意义,但由其引起的传染性支气管炎是鸡的重要呼吸道疾病之一,在鸡群中具有高度传染性,多年来对全球养鸡业危害巨大。

我们为研究SARS-CoV-2与禽冠状病毒之间的关系,将两者进行了基因序列比对与遗传进化分析、蛋白结构比较及交叉血清学检测。结果显示:SARS-CoV-2与禽冠状病毒的基因组序列相似率仅为44.7%~50.7%,遗传进化距离较远;两者S蛋白空间结构相似度低;SARS-CoV-2 S蛋白与禽冠状病毒阳性血清无交叉反应。上述结果表明这两种病毒在基因和蛋白水平均存在较大差异。

在我国曾从孔雀、珍珠鸡、鹧鸪等多种禽类分离到IBV或与IBV密切相关的冠状病毒,这表明IBV的宿主范围已跨越了鸡并延伸到了多种鸟类,提示禽冠状病毒并不局限于单一的宿主或引起疾病。但禽冠状病毒跨种感染哺乳动物的报道并不多见。另一方面,禽类对哺乳动物源冠状病毒是否易感?曾发现牛冠状病毒实验性地接种于火鸡体内时,病毒可复制并引起肠炎症状。但Swayne等将SARS-CoV经气管注入鸡、火鸡、鹅、鸭和鹌鹑,或注入其胚的尿囊腔中,结果均未能引起疾病或复制。这提示家禽也不太可能是SARS-CoV-2的贮存者,也不太可能与传播有关。

实现跨物种传播的关键在于病毒在新宿主体内与受体结合的能力,而对于冠状病毒来说,这取决于病毒S蛋白的受体特异性。SARS-CoV-2识别的受体是细胞膜上的血管紧张素转化酶2(ACE2),IBV识别受体为唾液酸。SARS-CoV-2与禽冠状病毒的受体存在差异。现有研究结果提示这两种冠状病毒相互间可能很难突破人类与禽类的种间屏障实现跨种传播,SARS-CoV-2通过感染家禽并进一步威胁公共卫生安全的风险甚小。

中国实验动物信息网:请介绍下您在新型冠状病毒(SARS-CoV-2)诊断检测方面有哪些研究成果?目前的应用情况如何?

田克恭教授:当前新冠肺炎疫情形势严峻,尽快追溯新冠病毒的自然宿主和中间宿主,从源头上采取针对性的防控措施,乃当务之急,更具长远意义。为此,洛阳普泰生物技术有限公司联合国家兽用药品工程技术研究中心、国家传染病诊断试剂与疫苗工程技术研究中心(厦门大学)共同成功研发出新冠病毒双抗原夹心ELISA抗体检测试剂盒。

我们基于新冠病毒结构生物学和生物信息学分析,利用杆状病毒表达系统获得高纯度的基因重组抗原,成功研发出新冠病毒双抗原夹心ELISA抗体检测试剂盒。该试剂盒从研发、中试、评价到应用均不涉及新冠病毒,无生物安全风险。试剂盒使用辣根过氧化物酶标记的新冠病毒特异性基因重组抗原作为酶标试剂,待检血清不论是何种动物的血清,只要存在新冠病毒抗体,不论是IgM或是IgG抗体,均可以发生特异性反应,从而实现对多种不同动物血清中新冠病毒总抗体的检测,满足检测和监测多种动物感染新冠病毒的需要。

国家兽用药品工程技术研究中心应用该试剂盒检测了包括经济动物(猪、马、牛、羊、鸡、鸭、鹅)、野生动物(穿山甲、骆驼、竹鼠、斑狐猴、羊驼、虎、犀牛、水貂、狐狸、孔雀、雕、大熊猫、小熊猫、豹猫、果子狸、豪猪、野猪、黄鼠狼、熊)、宠物(犬、猫)和实验动物(小鼠、大鼠、豚鼠、兔、比格犬、猕猴、雪貂)等35种动物的临床血清共计1914份,结果均为阴性,表明该试剂盒可用于多种动物感染新冠病毒的检测和监测。

此外,先后在中国动物疫病预防控制中心、中国农业科学院哈尔滨兽医研究所、中国食品药品检定研究院、中国医学科学院实验动物研究所、中国医学科学院医学生物研究所、中国科学院武汉病毒所、中国科学院昆明动物所等单位应用,结果表明可用于经济动物、实验动物、宠物等是否感染新冠病毒的排查以及新冠病毒人工感染动物模型的研究与评价。

中国实验动物信息网:利用“新型冠状病毒双抗原夹心ELISA抗体检测试剂盒”对犬猫血清的检测情况如何?检测结果对宠物主人有何指导性意义?

田克恭教授:为消除广大宠物爱好者关于新冠病毒是否感染犬猫的疑虑,国家兽用药品工程技术研究中心联合中国农业大学动物医学院、中国畜牧兽医学会小动物医学分会、武汉市小动物保护协会和新瑞鹏宠物医疗集团,采用洛阳普泰生物技术有限公司研制的新型冠状病毒双抗原夹心ELISA抗体检测试剂盒,对我国11个省市的宠物犬猫、流浪犬猫及新冠肺炎确诊病人接触相关犬共670余份犬猫血清样品进行了新冠病毒抗体检测,结果均为阴性,证实不论来自重疫区武汉市,还是我国的其它省市;不论是实验用比格犬、家养宠物犬猫还是流浪犬猫,甚至是与新冠肺炎确诊病人密切接触的犬,在新冠肺炎疫情暴发期间均未感染新冠病毒。为彻底消除广大宠物爱好者的疑虑,建议兽医相关部门与动物保护组织等沟通协调,开展更大规模的血清流行病学调查;建议宠物主人做好宠物管理和自我防护;建议有条件的实验室开展相关的实验研究,以回应宠物犬猫是否携带和传播新冠病毒的社会关切。

专家介绍

田克恭,博士,研究员,现任国家兽用药品工程技术研究中心主任,兼任河南农业大学特聘教授、博士生导师,世界动物卫生组织(OIE)猪繁殖与呼吸综合征参考实验室首席专家,第十三届全国人大代表。

长期从事动物重要疫病病原学、致病机理、防控技术和产品研究,主持/参加国家重点研发计划等科研项目39项,分离鉴定病原43种 997株,完成26种757株病毒的基因序列测定与分析,创制针对24种病原的1000余株单克隆抗体。针对7种动物的24种疫病,研制并获新兽药注册证书35项(一类1项,二类6项);授权发明专利94件(国际专利12件);发表论文294篇,SCI收录75篇;主编《人与动物共患病》等著作7部,参编28部;制定标准25项(国家标准16项,行业标准9项);以第一完成人获科技成果10余项,其中国家科技进步二等奖1项,中国专利金奖1项,省部级一等奖5项;获国家新兽药证书35个,其中27个产品先后转让上市公司、国企等67家/次,技术转让金额3.125亿元,实现销售收入93.25亿元,产品推广应用逾159亿头/羽份。

荣获国家有突出贡献中青年专家、国务院政府特殊津贴专家、全国农业科研杰出人才、全国优秀科技工作者、河南省中原学者、河南省优秀专家等荣誉称号,兼任中国畜牧兽医学会传染病学分会副理事长、小动物医学分会副理事长、犬学分会副理事长、国家生猪产业技术创新战略联盟副理事长、中国兽药典委员会委员、全国动物防疫专家委员会委员、中国实验动物学会常务理事等

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