南农科研成果见刊《自然》杂志：多学科交叉讲述“另辟蹊径”的动物临床疾病防控故事

4月30日，南京农业大学科学家团队领衔与中国科学院微生物研究所合作，在《自然》（Nature）杂志上发表题为“A MERS-CoV-like mink coronavirus uses ACE2 as entry receptor”的研究论文。南京农业大学博士生王宁宁、钟山青年研究员纪蔚伟博士和焦厚琪博士、中国科学院微生物研究所特别研究助理孙举博士等为此文第一作者；南京农业大学粟硕教授、中国科学院微生物研究所毕玉海研究员、南京农业大学张水军教授为通讯作者。

近年来，非洲猪瘟、德尔塔冠状病毒、水貂阿留申病毒等养殖动物传染病疫情频发，给养殖业造成巨大损失，但这些新发养殖动物病毒目前尚无特效药物。值得注意的是，多种养殖动物冠状病毒疫情频发，且伴随潜在公共卫生风险。如猪德尔塔冠状病毒（PDCoV）表现出显著的跨物种嗜性，在牛、鸡、人等多种细胞系中高效复制。2021年，海地3名发热儿童的血浆中分离出PDCoV，引发公共卫生关注。猪急性腹泻综合征冠状病毒（SADS-CoV）是一种与SARS-CoV同一蝙蝠物种的新型HKU2相关病毒，可导致较高的仔猪高死亡率，并且已被证明可感染人类和水貂等多种细胞系。伪狂犬病病毒（PRV）作为当前威胁养猪业的重要疫病之一，同样可导致仔猪高死亡率，且出现人类感染病例。2020年，国内研究机构首次从养殖屠宰工作者体内分离PRV，为该病毒向人群的跨物种传播提供证据。除此之外，牛羊等家畜中也出现相关感染。2024年，美国14个州的超过200个牛奶群、西班牙水貂养殖场相继出现高致病性禽流感H5N1病毒的流行。同期，国内研究机构还在腹泻山羊中鉴定出一种新型β冠状病毒（cpCoV），能够在人类和牛细胞中复制，表明反刍家畜之间可能已发生跨物种传播事件，强调了加强养殖动物新发病毒治疗和防控的迫切需求。

在以上研究的大背景下，本研究在前期研究的基础上，通过多个团队密切交叉合作，对养殖动物水貂中发现的新发呼吸道病毒（MRCoV）进行深入研究，通过生物信息学、传统的分子生物学和病毒学研究相结合的交叉手段，首次鉴定了MRCoV的关键功能性受体，找到该病毒进入细胞的全新“开锁”机制，揭示该病毒突破传统认知的全新受体识别模式。

发现有别于“教科书”上的感染机制

论文共同通讯作者南京农业大学粟硕教授表示，在近10年的动物疫病研究中，科学家们相继在猪、奶牛、山羊等养殖动物中鉴定到新发动物病毒，这些新发病毒对养殖业的巨大危害和潜在的人畜共患风险让人们开始逐渐意识到加强养殖动物病毒监测和防控的重要性。

“我们的此次发现不仅丰富了同亚属病毒受体结合机制，更敲响了密切监测养殖哺乳动物的警钟。”粟硕说，此次研究揭示了在养殖哺乳动物中传播的新型呼吸道病毒突破“传统教科书”的感染机制。

在传统认知中，根据MRCoV的进化分析，若实现感染，大概率依赖一种名为二肽基肽酶4（DPP4）的细胞表面蛋白作为入侵细胞的受体。

“但此次研究却发现它完全不走寻常路，‘另辟蹊径’地选择血管紧张素转化酶2（ACE2）蛋白作为入侵细胞的‘钥匙’。”该成果第一作者、南京农业大学动物医学院博士生王宁宁介绍，这一发现改变了以往“同类型病毒用同种受体”的固有观念，丰富了对病毒受体利用的传统认知，也证明了养殖动物的病毒在进化过程中具有很强的宿主适应性。

找到病毒MRCoV的神秘钥匙“齿纹”

“如果把病毒比喻成钥匙的话，受体就是锁，要实现感染，必须‘用钥匙打开锁孔’。我们的研究发现病毒MRCoV竟然使用了一种全新的“齿纹”去开了另一把锁，而非我们常规认知的那把‘旧锁’。”王宁宁说。

张水军教授团队的工作就是解析这把“神秘钥匙”的“齿纹”。团队通过生物物理学技术捕捉到病毒MRCoV表面刺突蛋白受体结合域（RBD）与受体ACE2结合的高分辨率三维结构，发现其“开锁”方式与其他利用ACE2受体实现感染的病毒并不相同。

“这种特殊的感染机制相当于为这把‘锁’设计了一套全新的‘开锁工具’。”张水军说：“这种独特的分子互作模式，不仅为追踪病毒变异提供了关键标记，也对发现和优化阻断病毒进入细胞的抑制剂有重要作用。”

据介绍，此次研究还精准观察到了“新锁”ACE2受体上的重要位点，找到了病毒防控的关键靶标。“我们可以根据这些新位点，重配‘钥匙’，这为开发广谱抗冠状病毒药物、设计多价疫苗提供了精准方向，帮助人类提前预警新发病毒。”张水军说。

图1. MRCoV的进入机制（关键的钥匙）及抑制策略

“关口前移”的兽医跨学科合作

此次研究的另一重要意义在于为动物传染病防控提供了一条实用路径——尽管MRCoV具有全新的感染机制，但已用于临床治疗病毒感染的相关药物被证明能够有效抑制病毒感染。可溶性RBD蛋白和ACE2蛋白均可有效抑制MRCoV假病毒进入细胞，这一发现为开发高效病毒抑制剂提供了可行性方案。该研究成果将有助于进一步促进针对使用ACE2受体的相关病毒的基础研究，未来针对保守位点开发新型广谱抗病毒药物，对广泛防控动物冠状病毒传播具有重要意义。

“我们希望通过此次研究呼吁全世界持续加强养殖哺乳动物的疾病监测。未来，我们也将致力于该病毒更有效的抗病毒策略研发。”文章共同通讯作者中国科学院微生物研究所毕玉海研究员说。

“深入研究养殖动物新发病毒与宿主相互作用机制，并依此提前部署包括疫苗和抗病毒药物研发在内的综合防控措施，将是保障绿色动物健康养殖和人类健康的重要途径。”粟硕教授说：“南京农业大学通过‘滨江基石计划’与建立公共卫生交叉研究中心等形式促进校内外多学科多团队协同创新，协助兽医学科突破养殖动物致病机制和药物研发的技术瓶颈，有效推动建立动物疾病防控研究新模式。”

张水军教授团队长期从事病毒受体复合物结构解析和病毒跨物种传播机制解析研究。“这项突破也印证了‘One Health’理念的重要性。找到打开新发养殖动物病毒感染机制的钥匙，在病毒传播前做好监测和预防准备。”张水军说。