《科學(xué)》研究：雪貂、貓、犬等對(duì)新冠具有易感性

關(guān)于新冠病毒的起源，眾說紛紜。

剛開始被認(rèn)為起源于蝙蝠，和來自中華菊頭蝠冠狀病毒RaTG13(中科院武漢病毒所石正麗研究員團(tuán)隊(duì)2013年在中國(guó)云南采集)在核苷酸序列水平上有96.2%的相似性，但這是一種此前在人類和其他動(dòng)物身上均未檢測(cè)到過的一種新型冠狀病毒，它的出現(xiàn)新帶來很多亟待解決的問題，其中就包括除人類之外，其他是否有寵物、畜禽也可能被新冠病毒傳染?

當(dāng)?shù)貢r(shí)間4月8日，頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》(Science)在線發(fā)表了論文“Susceptibility of ferrets， cats， dogs， and different domestic animals to SARS-coronavirus-2 ”。這項(xiàng)研究旨在弄清楚一些問題：新冠病毒會(huì)傳染給其他動(dòng)物物種，從而成為感染的“蓄水池”嗎?新冠病毒感染在人類中有多種臨床表現(xiàn)，從輕微感染到死亡，那么在其他動(dòng)物中是如何表現(xiàn)的?隨著疫苗和抗病毒藥物開發(fā)的努力，哪些動(dòng)物可以最精確地用于模擬這些藥物或疫苗對(duì)人類的效果?

為解決這些問題，來自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所獸醫(yī)生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家動(dòng)物疫病防控高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)評(píng)估了不同模型實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和寵物、畜禽對(duì)新冠病毒的易感性，通過實(shí)驗(yàn)感染新冠病毒，觀測(cè)接種動(dòng)物及同居動(dòng)物的臨床表現(xiàn)及病理變化，檢測(cè)器官組織病毒載量、呼吸道和腸道病毒排放及動(dòng)物體內(nèi)針對(duì)新冠病毒抗體轉(zhuǎn)陽情況。

他們的研究顯示：新冠病毒在狗、豬、雞和鴨子身上復(fù)制能力很弱，但能在雪貂上呼吸道和貓的呼吸系統(tǒng)及消化系統(tǒng)高效復(fù)制。實(shí)驗(yàn)感染貓能夠通過空氣傳播新冠病毒;部分貓感染后可導(dǎo)致嚴(yán)重發(fā)病甚至死亡，低齡貓發(fā)病明顯較大齡貓嚴(yán)重。

組織病理學(xué)觀察證實(shí)，病毒感染貓可引起不同程度的肺臟炎癥與腸道粘膜損傷;免疫組化研究發(fā)現(xiàn)上呼吸道(鼻腔、上顎、扁桃體)粘膜上皮及嗅球細(xì)胞、氣管及支氣管粘膜黏液腺上皮細(xì)胞、小腸粘膜上皮等部位存在大量病毒感染。

該論文通訊作者為中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)農(nóng)科院哈爾濱獸醫(yī)研究所動(dòng)物流感基礎(chǔ)與防控研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家陳化蘭，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所所長(zhǎng)、國(guó)家動(dòng)物疫病防控高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室主任步志高，以及中國(guó)疾控中心病毒病預(yù)防控制所黨委書記、BSL-3實(shí)驗(yàn)室主任武桂珍。此前的當(dāng)?shù)貢r(shí)間3月31日，研究團(tuán)隊(duì)已率先在預(yù)印本平臺(tái)bioRxiv上發(fā)表了該項(xiàng)研究。

值得一提的是，國(guó)家動(dòng)物疫病防控高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室是中國(guó)現(xiàn)有的兩個(gè)P4(生物安全等級(jí)四級(jí))實(shí)驗(yàn)室之一，另一在中科院武漢國(guó)家生物安全實(shí)驗(yàn)室。這項(xiàng)研究中的所有感染新冠病毒的實(shí)驗(yàn)均在P4實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，獲得中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的批準(zhǔn)。動(dòng)物研究和動(dòng)物福利方案由中國(guó)農(nóng)科院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理委員會(huì)審核通過。

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所官網(wǎng)發(fā)布的新聞稿中提到，哺乳動(dòng)物及禽類中一直有不同的冠狀病毒流行，但這些冠狀病毒大多僅限于感染特定種屬動(dòng)物，一般不能感染人類。同樣，人間常見的幾種冠狀病毒也不感染其他動(dòng)物。但是，來自蝙蝠的某些冠狀病毒，如SARS和中東呼吸綜合征(MERS)病毒，往往可以感染多種動(dòng)物和人類。

新冠病毒目前在全球大范圍的人群中流行，傳入與人類密切接觸動(dòng)物的風(fēng)險(xiǎn)與日俱增。因此，迫切需要開展與人密切接觸家養(yǎng)動(dòng)物對(duì)新冠病毒的易感性研究，評(píng)估家養(yǎng)動(dòng)物是否面臨新冠病毒危害并成為潛在中間宿主的風(fēng)險(xiǎn)，為防控新冠病毒提供科學(xué)依據(jù)。

另外，鑒于目前COVID-19全球流行情況，其演變?yōu)槌Ｔ趥魅静〉目赡苄院艽?，急需建立穩(wěn)定、可靠的動(dòng)物感染模型，滿足疫苗和藥物研發(fā)評(píng)價(jià)需求。

研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，對(duì)貓新冠病毒的監(jiān)測(cè)應(yīng)被視為消除目前COVID-19流行的一種輔助手段。他們呼吁，密切監(jiān)測(cè)和保護(hù)疫區(qū)的貓，避免其接觸傳染源，防止其成為可能的傳播宿主或儲(chǔ)存宿主。

另外，此前有質(zhì)疑稱貓感染新冠是實(shí)驗(yàn)室條件下大劑量使然。然而，除該項(xiàng)研究之外，此前的4月3日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)微生物國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、動(dòng)物醫(yī)學(xué)院教授、農(nóng)業(yè)部獸用診斷制劑創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任金梅林院士，中科院武漢病毒研究所新發(fā)傳染病研究中心主任、中科院高致病性病原生物學(xué)與生物安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任石正麗研究員帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)也在預(yù)印本平臺(tái)bioRxiv上發(fā)表了一項(xiàng)研究，他們通過貓血清調(diào)查發(fā)現(xiàn)：武漢地區(qū)新冠疫情暴發(fā)后采集的102只貓的血清ELISA檢測(cè)顯示，來自15只貓(14.7%)的血清對(duì)新冠病毒的受體結(jié)合域(RBD)呈陽性。

而美國(guó)紐約布朗克斯動(dòng)物園4歲的老虎馬來亞虎納迪亞也于近日確診感染新冠病毒。當(dāng)?shù)貢r(shí)間4月5日，美國(guó)農(nóng)業(yè)部發(fā)布聲明確認(rèn)，紐約一家動(dòng)物園中的一只老虎確診感染新冠病毒，另有幾只獅子和老虎也表現(xiàn)出呼吸系統(tǒng)疾病癥狀。紐約布朗克斯動(dòng)物園官方表示，納迪亞和另外三只老虎以及三只非洲獅都出現(xiàn)了干咳和食欲下降的癥狀，但預(yù)計(jì)它們均能康復(fù)。公共衛(wèi)生官員認(rèn)為，這些動(dòng)物是被一名無癥狀感染員工傳染的。

新冠病毒可在雪貂上呼吸道復(fù)制長(zhǎng)達(dá)8天，但不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重疾病或死亡

雪貂經(jīng)常被用作人類呼吸道病毒的動(dòng)物模型。因此，研究團(tuán)隊(duì)首先測(cè)試了雪貂對(duì)新冠病毒的敏感性。

本研究使用了兩個(gè)新冠病毒毒株：來自武漢華南海鮮市場(chǎng)F13-E和來自一位新冠病毒感染患者的CTan-H。

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)雪貂分別經(jīng)鼻內(nèi)接種10^5pfu(plaque forming unit)的F13-E或CTan-H，并在接種后第4天實(shí)施安樂死(p.i。)。收集每只雪貂的鼻甲、軟腭、扁桃體、氣管、肺、心臟、脾臟、腎臟、胰腺、小腸、大腦和肝臟，用qPCR和病毒滴定法進(jìn)行病毒RNA測(cè)定。

雪貂臟器或組織中病毒RNA：A、接種F13-E，B、接種CTan-H。研究結(jié)果表明，所有4只雪貂的鼻甲、軟腭、扁桃體中均檢測(cè)到病毒RNA和傳染性病毒，但在其他檢測(cè)組織中均未看到。

C、接種F13-E，D、CTan-H的雪貂臟器或組織中的病毒滴度?！　⊙芯繄F(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這些結(jié)果表明，新冠病毒可以在雪貂的上呼吸道復(fù)制，但沒有檢測(cè)到在其他組織中的復(fù)制。

為了研究病毒在雪貂體內(nèi)的復(fù)制動(dòng)態(tài)，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)6只雪貂經(jīng)鼻內(nèi)接種了10^5pfu的F13-E(3只)或CTan-H(3只)，然后將它們安置在隔離且單獨(dú)分開的三個(gè)籠子里。在第2、4、6、8和10天收集雪貂鼻洗液和直腸拭子用于病毒RNA檢測(cè)和病毒滴定。同時(shí)對(duì)它們進(jìn)行了兩周的體溫和新冠跡象監(jiān)測(cè)。

接種F13-E(E)和CTan-H(F)的雪貂洗鼻洗液中的病毒RNA。接種F13-E(G)和CTan-H(H)的雪貂鼻洗液中的病毒滴度。

結(jié)果顯示，第2、4、6、8天，在所有6只雪貂的洗鼻液中均發(fā)現(xiàn)病毒RNA。在一些直腸拭子中也發(fā)現(xiàn)了病毒RNA，但拷貝數(shù)明顯低于鼻洗液。所有雪貂的鼻洗液中均檢測(cè)到傳染性病毒，但沒有一只雪貂的直腸拭子中發(fā)現(xiàn)傳染性病毒。

每一組接種病毒的雪貂中分別有一只在第10天和第12天出現(xiàn)發(fā)燒和食欲不振。為了調(diào)查這些癥狀是否由病毒在下呼吸道的復(fù)制引起，研究團(tuán)隊(duì)在第13天對(duì)這兩只雪貂實(shí)施了安樂死，并收集它們的器官進(jìn)行病毒RNA檢測(cè)。

然而，除了接種了CTan-H的雪貂鼻甲檢測(cè)到低拷貝數(shù)外，沒有在任何其他組織或器官中檢測(cè)到病毒RNA。

病理研究顯示，在第13日安樂死的兩只雪貂中，有嚴(yán)重的淋巴漿細(xì)胞性血管周炎和血管炎，肺泡間隔和肺泡腔中的II型肺泡細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的數(shù)量增加，肺部有輕度的支氣管周炎。

星號(hào)表示在接種病毒后第13天對(duì)動(dòng)物實(shí)施安樂死，其余4只在第20天對(duì)動(dòng)物實(shí)施安樂死。

通過ELISA和中和試驗(yàn)，所有雪貂體內(nèi)均檢測(cè)到新冠病毒抗體，其中第13天安樂死的兩只雪貂的抗體滴度明顯低于第20天安樂死的雪貂。

為了進(jìn)一步研究新冠病毒是否在雪貂肺部復(fù)制，研究團(tuán)隊(duì)給8只雪貂經(jīng)氣管內(nèi)接種了10^5 pfu的CTan-H，并在第2、4、8和14天分別對(duì)2只動(dòng)物實(shí)施安樂死，在組織和器官中檢測(cè)病毒RNA。

在第2天實(shí)施安樂死的兩雪貂和第4天實(shí)施安樂死的兩只雪貂中，研究人員分別僅在其中一只的鼻甲和軟腭中檢測(cè)到病毒RNA;在第8天實(shí)施安樂死的兩只雪貂中，其中一只雪貂的軟腭檢測(cè)到病毒RNA，另一只雪貂的鼻甲、軟腭、扁桃體和氣管中檢測(cè)到病毒RNA;在第14天實(shí)施安樂死的兩只雪貂中均未檢測(cè)到病毒RNA。

這些結(jié)果表明，新冠病毒可以在雪貂的上呼吸道復(fù)制長(zhǎng)達(dá)8天，而不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的疾病或死亡。

研究團(tuán)隊(duì)在論文的最后還提到，比較而言，新冠病毒和其他在雪貂上呼吸道和下呼吸道均可復(fù)制的流感病毒、甚至人SARS-CoV表現(xiàn)出一些不同。新冠病毒只在雪貂的鼻骨、軟腭和扁桃體中復(fù)制。它也可以在消化道中復(fù)制，但即使在氣管內(nèi)接種了病毒，在雪貂的肺葉中仍沒有檢測(cè)到病毒。

貓高度易感并發(fā)生“貓際傳播”：應(yīng)將貓新冠病毒的監(jiān)測(cè)視為疫情防控輔助手段

值得注意的是，貓和狗與人類有密切接觸，因此研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，除了雪貂這樣的實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物，了解常伴人類生活的家養(yǎng)動(dòng)物對(duì)新冠病毒的易感性對(duì)于COVID-19的控制很重要。

研究團(tuán)隊(duì)首先研究了新冠病毒在貓?bào)w內(nèi)的復(fù)制。5只8個(gè)月大的亞成年家貓(遠(yuǎn)交系)經(jīng)鼻內(nèi)接種了10^5pfu的CTan-H，其中2只貓計(jì)劃在第6天實(shí)施安樂死，以評(píng)估其器官中的病毒復(fù)制情況。3只貓被放在隔離器內(nèi)的單獨(dú)籠子里。為了監(jiān)測(cè)呼吸道飛沫的傳播，分別有一只未受感染的貓被放在與每只接種病毒的貓相鄰的籠子里。

由于8個(gè)月大的貓具有攻擊性，因此很難對(duì)它們進(jìn)行常規(guī)的鼻腔清洗。為了避免可能的傷害，研究團(tuán)隊(duì)收集了這些貓的糞便，并在安樂死后檢查它們器官中的病毒RNA。

第6天實(shí)施安樂死的2只亞成年家貓中，鼻骨、軟腭和扁桃體中均檢測(cè)到了病毒RNA，其中一只的氣管，以及另一只的小腸中也分別檢測(cè)到病毒RNA。然而，這兩只貓的任何肺樣本中都沒有檢測(cè)到病毒RNA。　　在這些貓的病毒RNA陽性的鼻骨、軟腭、扁桃體和氣管中檢測(cè)到傳染性病毒，但在病毒RNA陽性的小腸中沒有發(fā)現(xiàn)傳染性病毒。

貓之間新冠病毒的傳播?！　≡诓《緜鞑パ芯恐?，第三天2只接種病毒貓的糞便中檢測(cè)到RNA病毒，第5天所有3只接種病毒貓的糞便中均檢測(cè)到RNA病毒。處于病毒暴露風(fēng)險(xiǎn)的3只貓中，有一只的糞便在第3天檢測(cè)到病毒RNA。

糞便呈病毒RNA陽性的接種病毒貓?jiān)诘?1天實(shí)施了安樂死，接種病毒貓的軟腭和扁桃體，以及病毒暴露貓的鼻骨、軟腭、扁桃體和氣管中檢測(cè)到病毒RNA，表明貓之間發(fā)生了呼吸道飛沫傳播。

在第12天，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)剩下的貓實(shí)施了安樂死。在一只接種了病毒的貓的扁桃體、另一只接種了病毒的貓的鼻骨、軟腭、扁桃體和氣管中檢測(cè)到病毒RNA，但在兩只病毒暴露貓的任何器官或組織中均未檢測(cè)到病毒RNA。

通過ELISA和中和試驗(yàn)，在所有3只接種了病毒的貓和1只暴露于病毒的貓的體內(nèi)均檢測(cè)到新冠病毒抗體。

新冠病毒在感染貓呼吸系統(tǒng)及消化系統(tǒng)高效復(fù)制，引起病理損傷和炎癥反應(yīng)，病毒感染后3天病死或安樂死貓組織病理學(xué)及免疫組化研究。(A)鼻粘膜上皮排列紊亂，纖毛脫落(箭頭)，固有層淋巴細(xì)胞侵潤(rùn)(箭頭)。(B)扁桃體上皮細(xì)胞變性、壞死，粘膜上皮(星號(hào))表面覆蓋細(xì)胞碎片及中性粒細(xì)胞(箭)。(C)氣管粘膜上皮變性、壞死(箭)，表面覆蓋混有大量細(xì)胞碎片的黏液(星號(hào))。(D)氣管黏液腺上皮壞死，淋巴細(xì)胞侵潤(rùn)(箭)。(E)未感染病毒貓肺正常組織結(jié)構(gòu)。(F)肺血管內(nèi)炎癥細(xì)胞聚集，纖維蛋白凝結(jié)形成(箭)。(G)肺泡內(nèi)即肺泡間隔大量巨噬細(xì)胞及淋巴細(xì)胞侵潤(rùn)。(H)肺泡及肺泡間隔炎性侵潤(rùn)和增生。(I)小腸上皮部分細(xì)胞變性、壞死，固有層中等程度淋巴細(xì)胞侵潤(rùn)(箭)。(J)鼻甲粘膜上皮細(xì)胞大量病毒抗原陽性(棕色)。(K)扁桃體粘膜上皮及粘膜表面脫落細(xì)胞大量病毒抗原陽性(棕色)。(L)氣管黏液腺漿液細(xì)胞大量病毒抗原陽性(棕色)。(M)小腸粘膜上皮細(xì)胞大量病毒抗原陽性(棕色)。標(biāo)尺線 A， I = 100 μm， B-H， J-L = 200 μm， M = 500 μm

研究團(tuán)隊(duì)還在幼貓(70-100天)中重復(fù)了上述在亞成年貓中的復(fù)制和傳播研究。對(duì)接種病毒后于第3天死亡或安樂死的幼貓樣本進(jìn)行的組織病理學(xué)研究顯示，這兩只貓的鼻腔和氣管黏膜上皮以及肺部均有大量損傷。

這些結(jié)果表明，新冠病毒可以在貓?bào)w內(nèi)有效復(fù)制，幼貓更容易被感染。更重要的是，病毒可以通過呼吸道飛沫在貓之間傳播。

接下來，研究團(tuán)隊(duì)同樣研究了新冠病毒在狗體內(nèi)的復(fù)制和傳播，結(jié)果表明，狗對(duì)新冠病毒的敏感性較低。類似的研究還表明，豬、雞和鴨對(duì)新冠病毒不易感。

另外，鑒于目前有研究報(bào)道新冠病毒利用血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2 (ACE2)作為其受體進(jìn)入細(xì)胞，而ACE2主要表達(dá)于雪貂氣管-支氣管黏膜下腺的II型肺細(xì)胞和漿液上皮細(xì)胞，因此，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，阻止新冠病毒在雪貂下呼吸道復(fù)制的潛在機(jī)制仍有待研究。

這項(xiàng)研究的結(jié)果表明，雪貂可用作新冠病毒疫苗和藥物評(píng)價(jià)動(dòng)物模型;犬、豬、雞和鴨對(duì)新冠病毒不易感，對(duì)病毒宿主溯源具有重要指導(dǎo)意義;更重要的是貓對(duì)新冠病毒高度易感。

研究團(tuán)隊(duì)呼吁，密切監(jiān)測(cè)和保護(hù)疫區(qū)的貓，避免其接觸傳染源，防止其成為可能的傳播宿主或儲(chǔ)存宿主。對(duì)貓新冠病毒的監(jiān)測(cè)應(yīng)被視為消除目前COVID-19流行的一種輔助手段。

總的來說，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)雪貂和貓對(duì)新冠病毒高度敏感，狗的敏感性較低，另外包括豬、雞和鴨子在內(nèi)的家畜對(duì)該病毒不敏感。