A SARS-CoV-2 reverz zoonózis-átvitelének lehetősége a szabadon élő vadállatok számára: denevérek esettanulmánya

Egyformán közreműködött ebben a munkában: Kevin J. Olival, Paul M. Cryan

Társulás EcoHealth Alliance, New York, New York, Amerikai Egyesült Államok

Egyformán közreműködött ebben a munkában: Kevin J. Olival, Paul M. Cryan

Tagság az Egyesült Államok Földtani Intézete, Fort Collins Tudományos Központ, Ft. Collins, Colorado, Amerikai Egyesült Államok

Tagság az Egyesült Államok Betegségmegelőzési és Megelőzési Központjai, Atlanta, Georgia, Amerikai Egyesült Államok

Észak-Karolinai Egyetem Járványügyi Osztálya, Chapel Hill, Észak-Karolina, Amerikai Egyesült Államok

Tagság az Egyesült Államok Geológiai Kutatóhelye, Nemzeti Vadon élő Egészségügyi Központ, Madison, Wisconsin, Amerikai Egyesült Államok

A Kaliforniai Egyetem Berkeley, Berkeley, Kalifornia, Amerikai Egyesült Államok Integrációs Biológia Tanszéke

Csoporthoz tartozó ízeltlábúak által fertőzött és fertőző betegségek laboratóriuma, Mikrobiológiai, Immunológiai és Patológiai Tanszék, Állatorvosi és Orvostudományi Főiskola, Colorado Állami Egyetem, Ft. Collins, Colorado, Amerikai Egyesült Államok

Társulás Wildlife Veterinary Consulting, Livermore, Colorado, Amerikai Egyesült Államok

Tagság az USA Hal- és Vadvédelmi Szolgálata, Hadley, Massachusetts, Amerikai Egyesült Államok

Társulás EcoHealth Alliance, New York, New York, Amerikai Egyesült Államok

Társulások: EcoHealth Alliance, New York, New York, Amerikai Egyesült Államok, Bat Conservation International, Austin, Texas, Amerikai Egyesült Államok

Állatorvos-tudományi Egyetem, Queenslandi Egyetem, Gatton, Queensland, Ausztrália, Ökológiai és Evolúciós Biológiai Tanszék, Kaliforniai Egyetem, Santa Cruz, Santa Cruz, Kalifornia, Amerikai Egyesült Államok

Tagság az Egyesült Államok Mezőgazdasági Minisztériuma, Nemzeti Vadon élő állatok Kutatási Központja, Ft. Collins, Colorado, Amerikai Egyesült Államok

Állat-tudományi Egyetem, Massey Egyetem, Palmerston North, Új-Zéland

Tagság az Egyesült Államok Geológiai Kutatóhelye, Nemzeti Vadon élő Egészségügyi Központ, Madison, Wisconsin, Amerikai Egyesült Államok

Társulás EcoHealth Alliance, New York, New York, Amerikai Egyesült Államok

Tagság Egy Egészségügyi Intézet, Állatorvos-tudományi Kar, University of California Davis, Davis, Kalifornia, Amerikai Egyesült Államok

Tagsága: Biológiai Tudományok, Texas Tech Egyetem, Lubbock, Texas, Amerikai Egyesült Államok

Tagság az Egyesült Államok Geológiai Kutatóhelye, Nemzeti Vadon élő Egészségügyi Központ, Madison, Wisconsin, Amerikai Egyesült Államok

Társulási program az újonnan megjelenő fertőző betegségek terén, a Duke-National University of Singapore Medical School, Szingapúr

Hovatartozás Környezeti Jövő Kutató Intézet, Griffith Egyetem, Nathan, Ausztrália

Társulás EcoHealth Alliance, New York, New York, Amerikai Egyesült Államok

Mikrobiológiai és immunológiai tanszék, Montana Állami Egyetem, Bozeman, Montana, Amerikai Egyesült Államok

Bucknell Egyetem, Biológiai Tanszék, Lewisburg, Pennsylvania, Amerikai Egyesült Államok

Tagság az USA Hal- és Vadvédelmi Szolgálata, Hadley, Massachusetts, Amerikai Egyesült Államok

Tagság az Egyesült Államok Geológiai Kutatóhelye, Nemzeti Vadon élő Egészségügyi Központ, Madison, Wisconsin, Amerikai Egyesült Államok

Affiliations Institute of Biodiversity, Animal Health & Comparative Medicine, University of Glasgow, Scotland, Egyesült Királyság, MRC-University of Glasgow Víruskutató Központ, Glasgow, Skócia, Egyesült Királyság

Tagság az Egyesült Államok Betegségmegelőzési és Megelőzési Központjai, Atlanta, Georgia, Amerikai Egyesült Államok

Társulási program az újonnan megjelenő fertőző betegségekben, a Duke-National University of Singapore Medical School, Szingapúr

Kevin J. Olival,
Paul M. Cryan,
Brian R. Amman,
Ralph S. Baric,
David S. Blehert,
Cara E. Brook,
Charles H. Calisher,
Kevin T. kastély,
Jeremy T. H. Coleman,
Daszak Péter

Ábrák

Absztrakt

Idézet: Olival KJ, Cryan PM, Amman BR, Baric RS, Blehert DS, Brook CE és mtsai. (2020) A SARS-CoV-2 reverz zoonózis-átvitelének lehetősége a szabadon élő vadállatok számára: denevérek esettanulmánya. PLoS Pathog 16 (9): e1008758. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1008758

Szerkesztő: Seema Lakdawala, Pittsburghi Egyetem, EGYESÜLT ÁLLAMOK

Közzétett: 2020. szeptember 3

Ez egy nyílt hozzáférésű cikk, minden szerzői jogtól mentes, és bárki szabadon reprodukálhatja, terjesztheti, továbbíthatja, módosíthatja, továbbépítheti vagy más módon felhasználhatja bármilyen törvényes célra. A mű a Creative Commons CC0 közkincs dedikációja alatt érhető el.

Finanszírozás: Ezt a munkát részben az USGS John Wesley Powell Elemző és Szintézis Központja, az Országos Egészségügyi Intézetek Allergiai és Fertőző Betegségei Intézete (Díjszám R01AI110964) és az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma, a Védelmi fenyegetések csökkentésének ügynöksége (HDTRA11710064) támogatta. ). A DTSH finanszírozását a Royal Society Te Aparangi RDF-MAU1701 támogatás nyújtotta. A betétbiztosítási rendszerek finanszírozását egy Wellcome Trust Senior Research Fellowship biztosította (217221/Z/19/Z). A finanszírozóknak nem volt szerepük a tanulmányok tervezésében, adatgyűjtésben és elemzésben, a közzétételre vonatkozó döntésben vagy a kézirat elkészítésében.

Versenyző érdeklődési körök: A szerzők kijelentették, hogy nincsenek versengő érdekek.

A pandémiás vírusok átterjedése

Felismerték a kialakulóban lévő fertőző betegségek (EID) fenyegetését a vadon élő állatok egészségére és a biodiverzitás megőrzésére [1], de az új kórokozók fajok közötti átterjedését vagy átterjedését jellemzően a vadon élő állatok víztározójából származó és az emberekre történő átterjedés sajátos összefüggésében vizsgálják [2]. Az EID kockázatát felmérő kutatások általában a földrajzi régiók [3, 4] és a vadon élő fajok [5–7] azonosítására összpontosítottak, amelyek révén a zoonózisos betegségek valószínűleg az emberekbe is átterjednek. A legutóbbi pandémiás zoonózisos vírusok közül néhánynak nincs bizonyítéka a vadon élő állatok vagy a háziállatok populációjába történő átvitel után, miután emberekben megtelepedett (pl. Emberi immunhiányos vírus, amely szerzett immunhiányos szindrómát okoz), míg mások ismételten átlépték a fajhatárokat (pl. H1N1 pandémiás influenza Egy vírus) [8, 9]. Széles körben elterjedtek az emberekről a vadon élő állatokra és a háziállatokra utaló „fordított zoonózisos” átvitel, amelyet valamikor „spillbacknek” neveznek [9]; azonban hiányoznak a szisztematikus felmérések annak megállapítására, hogy az új vadgazdákba visszazáró EID hány százalékos. A denevérek fertőzését valószínűleg emberi eredetű vírusokkal csak kétszer regisztrálták [10, 11], és további fertőzést [12] vagy szélesebb denevérpopulációra elterjedtek.

A SARS-CoV-2 fenyegetései az észak-amerikai denevérek ellen

Tanulságok egy járványról - észak-amerikai denevérek fogékonysága egy betelepített kórokozóval szemben

Hiányosságok a Bat – CoV sokféleségének, evolúciójának és gazdagépének globális mintáinak megértésében

Az olyan betegségek megjelenése, mint a SADS, PEDV, SARS, MERS és most a COVID-19, erősen jelzi az emberben patogénné váló CoV-k és a vadon élő víztározók közötti szoros kapcsolatot [17, 50–54, 67]. A denevéreken belüli CoV-k evolúciós kapcsolatai összhangban vannak a földrajzilag strukturált átviteli ciklusokkal, alkalmanként terjedve a rokon denevérfajok között [47, 58, 69]. Ezek a filogeográfiai tényezők szintén univerzális meghatározó tényezők a vírusok megosztásában az összes emlős között [70]. A denevér-vírus asszociációs mintázatait azonban különösen nehéz felismerni, mert a denevérek gyakran több fajban összegyűltek, ami megkönnyítheti a vírusok megosztását, és mindegyik faj képes több CoV-vonalat hordozni [47, 58, 68, 71]. A denevérektől a divergáló taxonok felé történő elmozdulást nehezebb megjósolni - egyrészt azért, mert sok CoV potenciális gazdaszélessége széles [55, 56, 60, 72], másrészt azért, mert a gazdaszervezet fogékonysága és továbbvitele összetett, többlépcsős folyamatokat foglal magában [2, 12]. A Bat – CoV szövetségek valószínűleg lényegesen alulmintázottak és alulvizsgálottak maradnak Észak-Amerika mérsékelt égövi zónájában [47, 71., 73., 74.].

Vannak-e az észak-amerikai denevérekben olyan vírusok, mint a SARS-CoV-2?

(A) olyan denevérfajok vöröses árnyékú eloszlása, amelyekben a Sarbecovirus al nemzetség SARS-rokon β-CoV-jét detektálták; (B) denevérfajok rózsaszínű árnyalatú eloszlása, amelyekről ismert, hogy a Hibecovirus al nemzetség β-CoV-t tartalmazzák; (C) olyan denevérek barna árnyalatú eloszlása, amelyekben a Nobecovirus törzs β-CoV-jét detektálták; és (D) a denevérek zöldes árnyalatú eloszlása, amelyről ismert, hogy a Merbecovirus al nemzetség MERS-rel kapcsolatos β-CoV-t hordozza. Az egyes panelek különböző színei és árnyalatstílusai különböző denevércsaládokat képviselnek. Adattáblázat, amely tartalmazza az összes ismert denevérfaj-társulást az egyes β-CoVs alnemzetségekhez és a szakértők által felülvizsgált idézeteket, elérhető az US Geological Survey adatközlésében: https://doi.org/10.5066/P9U461PJ. Az ArcMap (ESRI, Redlands, Kalifornia, Amerikai Egyesült Államok) felhasználásával készített térképek és a Nemzetközi Természetvédelmi Egyesület (IUCN 2020. A fenyegetett fajok IUCN vörös listája. 2019 január) szárazföldi emlősökre vonatkozó területi adatokból nyert denevértartományok. verzió 6.2]. https://www.iucnredlist.org; Letöltve: 2020. április 11-én). β-CoV, béta-koronavírus; MERS, közel-keleti légúti szindróma; SARS, súlyos akut légzési szindróma.

A β-CoV alnemzetségekben előforduló Hibecovirus és Nobecovirus vírusokról is többnyire a régi világ Rhinolophidae, Hipposideridae, Rhinonycteridae és Pteropodidae denevércsaládjairól számoltak be, kivéve az utóbbi alfaj új vírusait, amelyeket a vesophilionid nemzetség Scotophilus nemzetségének négy fajában észleltek Ázsiában és Afrika (1B. És 1C. Ábra) [47, 58, 69].

A Merbecovirus alfaj (MERS-hez kapcsolódó törzsek) Bat β-CoV-i a denevércsaládok nagyobb változatosságában és globálisabb régiókban fordulnak elő, mint a többi alnemzetség (1D. Ábra) [47, 58, 69]. Ezek a széles körben elterjedt MERS-szerű vírusok betegséget okozhatnak az emberekben (pl. MERS), és főleg úgy tűnik, hogy ezek az egyetlen denevér β-CoV-k, amelyek diverzifikálódnak a globálisan elterjedt Yangochiroptera alrendszer számos családja között (1D. Ábra) [47, 58, 69].

Bizonyítékok hiánya a mérsékelt égövű észak-amerikai denevérek β-CoV-jére vonatkozóan

A denevérek fajok eloszlásának körvonalai átfedésben vannak a globálisan elterjedt Yangochiroptera (kék) és az Óvilág Yinpterochiroptera (sárga) alrendszerében. Az ArcMap (ESRI, Redlands, Kalifornia, USA) és a denevértartományok felhasználásával létrehozott térképek, amelyeket a Nemzetközi Természetvédelmi Egyesület a fenyegetett fajok vörös listájáról, 2019. január, szárazföldi emlősökre vonatkozó térbeli adatokból nyertek [6.2 verzió]. https://www.iucnredlist.org; Letöltve 2020. április 11-én.

Az denevér populációk CoV előfordulásának és eloszlásának valódi mintáira vonatkozó következtetésünket korlátozza az egyenetlen globális mintavétel. Mégis, a SARSr-CoV-k (Sarbecovirus spp.), Amelyek sok megfigyelési erőfeszítés középpontjában állnak, szinte kizárólag a régi világ Yinpterochiroptera-jában dokumentálódtak. A SARSr-CoV-ket csak a rendkívül sokféle és világszerte elterjedt Yangochiroptera denevér-alrendszerben találták, feltételezhető átvitellel a coostosting Rhinolophus sp. denevérek [53, 85]. A SARS-szerű β-CoV-k bizonyítékainak hiánya általában a yangochiropteran denevéreknél, és különösen Észak-Amerika mérsékelt övi zónájú vespertilionid denevérjeinél, valószínűleg egyedülálló biogeográfiai mintázatot képvisel, amelyet a gazdaszervezet fogékonyságának vagy az élettörténetnek a mögöttes tényezői vezérelnek. Ezek a megfigyelések a vespertilionid denevérek érzékenységére is rámutatnak a SARSr-CoV környezeti expozíció körülményei között, és arra, hogy esetleg nem lehetnek természetes immunok ezekkel a vírusokkal szemben.

Proaktívan összekapcsolja az emberi és denevér populációk jólétét

A tudósok már régen felismerték annak kockázatát, hogy az ember átterjed a denevérekre [94–96], de az észak-amerikai denevérkutatók a WNS előtt nem szisztematikusan foglalkoztak ezzel a kockázattal. A víztározó gazdaszervezeten kívül kevés denevérkutató tanulmányozta a denevérek fertőző betegségeit, mielőtt a WNS 2007-ben megjelent volna [73], és nem vizsgált denevérvírusokat (a veszettség kivételével), mielőtt a denevérek visszamenőlegesen kapcsolódtak volna a SARS-járványhoz [15, 66, 97]. Szerencsére a denevér- és vadon élő betegségek kutatói nemrégiben részletesebben kezdték kezelni ezeket a tudásbeli hiányosságokat [7, 97, 98]. A denevérek különösen patogén vírusok befogadásának lehetséges magyarázatai magukban foglalják élettörténetük jellemzőit (pl. Hosszú élettartamú, széles tartományú, több fajra kiterjedő aggregációk, napi és szezonális heterotermia) [97], egyedülálló fiziológiát sérült DNS -ük helyreállításához [99], egyedülálló képes elnyomni néhány veleszületett immunitási útvonalukat [100–105], a fajok nagy változatosságát [48], valamint a páratlan anyagcsere-tartományt és a magas testhőmérsékletet repülés közben [106]. A denevérek rejtélyes módon emberekkel is szorosan érintkeznek, egyre inkább városi és periurbán környezetben, az őshonos élőhelyek elvesztése következtében, gyakran keresztezve az ember és a vadon élő állatok határfelületeit [107–113].

Interdiszciplináris válasz szükségessége

Példák „kihangosító” kutatási stratégiákra

Következtetés

Segítő információ

S1 táblázat. A betakoronavírus (β-CoV) asszociációk globális mintázatai denevérekben.

A táblázat azokat a denevérfajokat sorolja fel, amelyekben a betacoronavírusokat (β-CoV) detektálták, vírusos alnemzetségek és kládok (Sarbecorvírusok esetén), denevércsalád, denevér-alrendszer és általános globális régió által rendezve, ahol a denevérfajok előfordulnak. Az utolsó oszlopban felsoroljuk az egyes sorok közzétett irodalmi információforrásait. Vesszővel elválasztott érték (.csv) formátumban biztosítva: https://doi.org/10.5066/P9U461PJ.

Köszönetnyilvánítás

Köszönjük Thomas O’Shea, Brian Reichert, Michelle Verant, Richard “Chip” Clark III, Marcos Gorresen, Jill Baron és Daniel Becker hasznos segítségét a kézirat korábbi tervezeteivel kapcsolatban.

A jelentés eredményei és következtetései a szerzők eredményei és következtetései, és nem feltétlenül jelentik a Betegségmegelőzési és Megelőzési Központok, az Egészségügyi és Humán Szolgáltatások Minisztériumának vagy az Egyesült Államok Hal- és Vadvédelmi Szolgálatának véleményét. A kereskedelmi, cég- vagy terméknevek használata csak leíró jellegű, és nem jelenti az Egyesült Államok kormányának jóváhagyását.