[发明专利]一种评估冠状病毒跨物种传染风险的方法和试纸条及其应用

说明书

本发明属于生物技术领域，公开了一种评估冠状病毒跨物种传染风险的方法和试纸条及其应用。该方法是包括以下步骤：以已标记的某脊椎动物物种的完整或部分ACE2蛋白为探针，来捕获待测冠状病毒的完整或部分刺突蛋白；用固定的已知冠状病毒刺突蛋白S1结构域，来捕获步骤(1)中未发生结合的探针；通过检测已知冠状病毒刺突蛋白S1结构域是否能捕获到未发生结合的探针，来判断待测冠状病毒的刺突蛋白能否与步骤(1)中已标记的某脊椎动物物种的完整或部分ACE2蛋白结合，进而评估待测冠状病毒通过ACE2受体感染上述脊椎动物物种的风险。本发明的检测对象不限于某种指定的冠状病毒，只要能与ACE2蛋白发生有效结合的，即可被检测到。

技术领域

本发明属于生物技术领域，特别涉及一种评估冠状病毒跨物种传染风险的方法和试纸条及其应用。

背景技术

严重急性呼吸综合征(SARS)、中东呼吸综合征(MARS)与新型冠状病毒肺炎(COVID-19)相继于2002年、2008年与2019年暴发。引起这三种严重呼吸道传染病的病原体——SARS-CoV、MERS-CoV、SARS-CoV-2均属于冠状病毒。除MERS-CoV通过结合人二肽基肽酶(DPPs)感染人体外，SARS-CoV、SARS-CoV-2及另一种的冠状病毒HCoV-NL63，均通过其表面刺突蛋白的S1结构域与其天然功能受体——人血管紧张素转化酶2(ACE2)结合来引发呼吸道症状感染。因此冠状病毒通过结合ACE2受体来感染人体被多次证明是一个有效的捷径。

SARS与MARS均已确定中间动物宿主：SARS通过果子狸、MARS通过骆驼传染人类。COVID-19的中间宿主虽然尚未找到，但也已基本明确同样来自于动物。目前已在多种脊椎动物如人、鸡、犬、狼、牛、禽类等中发现各种冠状病毒。更值得注意的是冠状病毒属于基因组为复制错误率较高的线性单股正链RNA，容易发生跨物种传播突变。因此未来再次出现能通过结合ACE2受体来感染人体的未知冠状病毒的概率较大。

与传统的传染病防治思路不同，提前研究野生动物携带的未知冠状病毒，可以前瞻性地预警新发传染病，特别是储备相关特异性诊断试剂与防治知识，有助于采取早期应对措施，及时控制传染源，防止发生类似COVID-19这样的全球性暴发事件。但同样由于冠状病毒基因组复制错误率高导致的易突变性，不同种的冠状病毒刺突蛋白一级序列与三级结构差异很大；例如SARS-CoV与SARS-CoV-2虽然都通过ACE2受体来实现入侵，但它们刺突蛋白序列相似度只有79％，结构分析更证明它们刺突蛋白结构存在很大差异，从而导致对ACE2蛋白的结合力相差很远(新冠病毒较强)。因此通过直接观察未知冠状病毒刺突蛋白与人ACE2蛋白是否结合，来定性评估其感染人类的风险性具有重要的意义。

现有的以评估未知冠状病毒跨物种传播风险为目的的各种实验方法与检测手段，都有各自的缺陷：

1、基于伦理，禁止实施未知冠状病毒人体实验，无法用人体来进行跨物种感染实验；

2、限于生物实验室安全等级，细胞感染实验或动物体转染实验也只可能在极少数有条件的机构实施，无法普及推广；

3、核酸检测技术，结合生物信息学与结构生物学，只能非直接地计算预测未知冠状病毒潜在危害性，缺乏实验证据；

4、基于抗体抗原特异性结合的免疫检测方案，其核心均为针对已知冠状病毒蛋白来特异性设计抗体，无法实现评估未知冠状病毒的感染风险；

5、以人为例，将纯化的未知动物冠状病毒S蛋白与人ACE2蛋白，通过SPR(表面等离子体共振)、BLI(生物膜层表面干涉技术)或ITC(等温量热滴定)进行结合动力学与(或)热力学测定，可以精确量化两种蛋白的互作，从而评估跨物种传播风险但每次均需要对未知冠状病毒S蛋白进行外源表达与多步骤精纯，周期长，成本高，步骤复杂。

发明内容