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为探究牛冠状病毒（BCoV）HE 基因变异的影响及流行情况，宁夏研究人员开展相关研究。结果发现 BCoV HE 缺失 / 插入变体在牛群中流行且具不同特性。推荐阅读，助您了解该病毒变异奥秘，洞察潜在风险。
牛冠状病毒（BCoV）是一种在牛群中广泛传播的病毒，它就像一个隐藏在牛群中的 “健康杀手”，能引发肠道和呼吸道疾病，给养牛业带来严重的经济损失。BCoV 属于 β 冠状病毒属（Betacoronavirus），在牛群和野生反刍动物中十分常见。它不仅能让小牛犊们拉肚肚、咳嗽、流鼻涕，还会导致成年牛生病，影响它们的生长和产奶量，让养殖户们头疼不已。
随着时间的推移，科学家们发现了一些新情况。一种新型的 BCoV 变体出现了，它的血凝素酯酶（HE）受体结合域（RBD）发生了 12 个核苷酸的缺失或插入。这一变化就像是病毒给自己 “升级” 了一样，但科学家们却对这个 “升级” 的后果摸不着头脑。他们不知道这些缺失或插入会给病毒带来什么变化，也不清楚这种变体在牛群中的流行情况。而且，之前关于 BCoV 一些突变与疾病表型关系的研究，也没有在实验中得到证实。在新冠病毒（SARS-CoV-2）全球大流行的背景下，人们对冠状病毒的关注度空前提高，这种 BCoV 变体的出现，更是让大家担心它会不会像新冠病毒一样，发生跨物种传播，给人类和其他动物带来新的健康威胁。所以，为了弄清楚这些问题，宁夏的研究人员展开了深入研究，并在《BMC Veterinary Research》期刊上发表了名为 “Characterization of bovine coronavirus hemagglutinin-esterase gene deletion/insertion variants in cattle in Ningxia, China” 的论文 。研究发现，BCoV 的 HE 缺失 / 插入变体在牛群中普遍存在，并且展现出不同的生物学特性，这一发现对了解 BCoV 的流行和演化意义重大，也为防范潜在的跨物种传播风险敲响了警钟。
在这项研究中，研究人员用到了好几种关键技术方法。首先是逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR），它就像是一个 “病毒探测器”，能精准检测样本中有没有 BCoV，还能扩增出病毒的基因片段。细胞培养技术也很重要，研究人员用 HRT-18 细胞来培养病毒，让病毒在细胞里生长繁殖，这样就能对它们进行观察和研究啦。还有基因测序技术，它可以测定病毒基因的序列，就像解读病毒的 “遗传密码” 一样，帮助研究人员了解病毒的基因特征。另外，分子对接技术和构建生长曲线也派上了用场，分子对接能研究病毒蛋白和受体之间的结合情况，生长曲线则能直观展现病毒的生长变化规律。
下面我们来看看研究人员都发现了什么。在 “BCoV 检测和基因扩增” 方面，研究人员从宁夏五个养牛场收集了 47 份腹泻样本和 47 份鼻拭子样本。经过 RT-PCR 检测，他们发现鼻拭子样本里 BCoV 的阳性率比腹泻样本高很多，而且在所有养牛场都检测到了 BCoV。从 34 份阳性样本中，研究人员成功扩增出 11 个完整的 HE 基因和 8 个完整的 S 基因，这些基因就像是病毒的 “秘密武器”，记录着病毒的很多重要信息。
“BCoV 分离和鉴定” 这部分也很有意思。研究人员把 34 份阳性样本接种到 HRT-18 细胞里培养，就像给病毒们建了一个 “小房子”。结果发现，有 7 个样本让细胞出现了明显的病变，细胞变得圆圆的，还从培养瓶壁上脱落下来。经过进一步鉴定，研究人员成功分离出 8 株 BCoV，其中有 2 株是 HE 插入变体，1 株是 HE 缺失变体，剩下的是 HE 非变体。通过间接免疫荧光试验（IFA）、电子显微镜观察和蛋白质免疫印迹（Western blot）等方法，研究人员确认这些分离出的病毒就是 BCoV，而且还知道了它们的滴度。
接着，研究人员对分离出的病毒进行了 “基因组特征分析”。他们测定了 4 株病毒的完整基因组序列，发现这些基因组长度在 31023 - 31044 nt 之间，G + C 含量在 36.97% - 37.07%。和其他 BCoV 基因组相比，这 4 株病毒的基因有一些独特的变异。通过构建系统发育树，研究人员发现中国的 BCoV 菌株（除了中国牦牛菌株）聚成了一个独立的大分支，属于基因型 GIII，而且中国的 HE 缺失 / 插入变体和美国的变体在进化上没有很近的共同祖先。
在 “分子特征分析” 环节，研究人员分别对 S 基因和 HE 基因进行了研究。S 基因编码的蛋白在病毒感染过程中起着重要作用，8 个 S 基因编码的蛋白长度都是 1363 个氨基酸。通过构建系统发育树，发现 S 基因存在遗传多样性，不同来源的 BCoV 分离株在进化树上的位置并没有因为它们是来自呼吸道还是肠道而分开。而且，一些菌株的 S 基因还有独特的氨基酸变异，这些变异可能会影响病毒和抗体的结合能力。对于 HE 基因，11 个 HE 基因编码的蛋白长度在 420 - 428 个氨基酸。同样通过系统发育树分析，发现 HE 基因也有遗传多样性，并且呼吸道和肠道菌株是根据地理来源和分离时间聚类的。研究人员还发现了 3 株带有相同 12 个核苷酸插入的菌株，以及 1 株有 12 个核苷酸缺失的菌株，这些插入和缺失都发生在 R3 环上，可能会影响 HE 蛋白和受体的结合。
为了进一步了解这些变异对病毒的影响，研究人员进行了 “分子对接”。他们构建了不同变异的 HE 蛋白三维模型，然后让 O - 乙酰化唾液酸和这些蛋白进行对接。结果发现，插入 4 个氨基酸（KATV）的菌株 B298 - HE428 和 O - 乙酰化唾液酸的亲和力增强了，而缺失 4 个氨基酸（208NGKF211）的菌株 B277b - HE420 结合能没有变化。这就好像是病毒通过改变自身结构，来调整和受体的 “亲密程度” 一样。
研究人员还绘制了 “一步生长曲线”，看看这些变异对病毒生长有什么影响。结果发现，HE 插入变体（B298 - HE428）和 HE 非变体（B277a - HE424）在感染 HRT - 18 细胞 72 小时后，细胞会出现明显病变；而 HE 缺失变体（B277b - HE420）则不会让细胞病变。而且，HE 缺失变体的病毒滴度比 HE 非变体低，HE 插入变体的病毒滴度比 HE 非变体高。这说明不同的变异会让病毒的生长特性变得不一样。
最后，研究人员进行了 “重组分析”，想知道这些 HE 变体是怎么来的。通过分析 216 个 BCoV 基因组，他们发现了 7 个可能的重组事件，很多重组断点都在 S 和 HE 基因区域。其中，HE 缺失变体可能是 HE - S 区域重组事件的次要亲本菌株，HE 插入变体在 NS2 - HE 区域也有重组事件发生。
综合这些研究结果，我们可以得出结论：BCoV 的 HE 缺失 / 插入变体在牛群中确实很常见，而且它们的生物学特性各不相同。这些变体的出现，可能会影响病毒和受体的结合能力，改变病毒的生长特性，甚至还可能和病毒的重组、进化有关。这一研究成果让我们对 BCoV 的了解更进了一步，知道了这些变体在牛群中的流行情况和它们的特点。在新冠疫情的大背景下，我们更要警惕这些 BCoV 变体，因为它们有可能会发生跨物种传播，给人类和其他动物的健康带来威胁。这也提醒科研人员和养殖户们，要加强对 BCoV 的监测和研究，做好预防工作，保护好牛群的健康，也为防范潜在的公共卫生风险贡献力量。
