สายวิวัฒนาการและอนุกรมวิธาน

SARS-CoV-2 เป็นไวรัสในกลุ่มขนาดใหญ่ที่รู้จักกันในชื่อ ไวรัสโคโรนา "nCoV" เป็นคำมาตรฐานที่ใช้ในการอ้างถึงไวรัสโคโรนาใหม่จนกว่าจะมีการเลือกการกำหนดที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น ไวรัสโคโรนาอื่นมีความสามารถในการก่อให้เกิดความเจ็บป่วย ตั้งแต่โรคไข้หวัดธรรมดาไปจนถึงโรคที่รุนแรงมากขึ้นเช่น โรคทางเดินหายใจตะวันออกกลาง (MERS) และ กลุ่มอาการทางเดินหายใจเฉียบพลันรุนแรง (SARS) แต่มีเพียงหกชนิดก่อนหน้านี้เท่านั้นที่ติดเชื้อในมนุษย์ (229E, NL63, OC43, HKU1, MERS-CoV และ SARS-CoV) ทำให้ SARS-CoV-2 เป็นชนิดที่เจ็ด[37]

การแยกจีโนมสายพันธุ์ Wuhan-Hu-1 (GenBank หมายเลข MN908947) จาก SARS-CoV-2 แสดงให้เห็นว่ามีความคล้ายคลึงกันมากที่สุดกับไวรัสโคโรนาที่แยกได้จากค้างคาวจากประเทศจีน ซึ่งถูกวิเคราะห์ในปี พ.ศ. 2558 และ 2560[38]แม้กระนั้นไวรัสชนิดนี้มีความแตกต่างทางพันธุกรรมจากไวรัสโคโรนาอื่น ๆ เช่นไวรัสโคโรนาที่เกี่ยวกับกลุ่มอาการทางเดินหายใจเฉียบพลันรุนแรง (SARS)และไวรัสโคโรนาที่เกี่ยวกับโรคทางเดินหายใจตะวันออกกลาง (MERS)[5] ไวรัสชนิดนี้เป็นสมาชิกของสกุล Beta-CoV สาย B เช่นเดียวกับ SARS-CoV[39][2] (ซึ่งเป็นสมาชิกของ ซับจีนัส Sarbecovirus[3]) จีโนมจำนวนสิบแปดตัวอย่าง[40] ของไวรัสโคโรนาใหม่ถูกแยกและรายงานรวมถึง BetaCoV/Wuhan/IVDC-HB-01/2019, BetaCoV/Wuhan/IVDC-HB-04/2020, BetaCoV/Wuhan/IVDC-HB-05/2019, BetaCoV/Wuhan/WIV04/2019 และ BetaCoV/Wuhan/IPBCAMS-WH-01/2019 ซึ่งรายงานโดยสถาบันแห่งชาติเพื่อการควบคุมและป้องกันโรคไวรัส ศูนย์ป้องกันและควบคุมโรคแห่งสาธารณรัฐประชาชนจีน (CCDC; จีน: 中国疾病预防控制中心), สถาบันชีววิทยาก่อโรค และโรงพยาบาลอู่ฮั่นจินหวินถาน (จีน: 武汉市金银潭医院)[41] ลำดับอาร์เอ็นเอ ของไวรัสชนิดนี้มีความยาวนิวคลีโอไทด์ทั้งหมด 29,903 คู่เบส ประกอบด้วย 29,410 คู่เบส กับ 265 คู่เบสและ 228 คู่เบส ที่ไม่สามารถแปลได้บริเวณปลาย 5 'และ 3' ตามลำดับ สมมุติฐานพื้นที่สร้างรหัสของไวรัสแบ่งออกเป็น 10 ส่วน ประกอบด้วย ORF1ab โพลิโปรตีนยาว 7096 เบส, ไกลโคโปรตีนส่วนเปลือก (S) ยาว 1282 เบส, โปรตีนเอนเวโลป (E) ยาว 75 เบส, ไกลโคโปรตีนเมมเบรน (M) ยาว 222 เบส, นิวคลีโอแคปซิด ฟอสโฟโปรตีน ยาว 419 เบส และยีนอีก 5 ส่วน (ORF3a, ORF6, ORF7a, ORF8 และ ORF10) ลำดับของยีนสอดคล้องกับไวรัสโรคซาร์สและไวรัสโคโรนาชนิดอื่นทั้งหมด[5] นอกจากลำดับจีโนมที่ GenBank แล้ว ลำดับจีโนมยังถูกรวบรวมโดย GISAID และการวิเคราะห์สายวิวัฒนาการจากตัวอย่างไวรัสได้รับการเผยแพร่โดย Nextstrain[42]

โครงสร้างทางชีววิทยา

การถอดรหัสจีโนมของไวรัสได้นำไปสู่การทดลองสร้างแบบจำลองโปรตีนหลายอย่างเพื่อจับกับโปรตีนตัวรับ (RBD) ของโปรตีน SARS-CoV-2 สไปก์ (S) ในวันที่ 23 มกราคม พ.ศ. 2563 นักวิจัยชาวจีนสองคณะเชื่อว่าโปรตีนสไปก์ มีความเป็นไปได้ที่สัมพันธ์กับตัวรับ SARS (เอนไซม์ angiotensin-converting enzyme 2, ACE2) เพื่อใช้เป็นกลไกในการเข้าสู่เซลล์[43] ในวันที่ 22 มกราคม กลุ่มในประเทศจีนที่ทำงานกับไวรัสโดยสมบูรณ์ และกลุ่มในสหรัฐอเมริกาที่ทำงานกับพันธุศาสตร์ย้อนกลับ แสดงผลการทดลองให้เห็นโดยอิสระว่า ACE2 เป็นตัวรับสำหรับ SARS-CoV-2[44][45][46]

เพื่อค้นหายาที่มีศักยภาพในการรักษา เอนไซม์ C30 Endopeptidase (3CLpro) จากโพลิโปรตีน ORF1a ของไวรัสถูกนำมาสร้างแบบจำลองสำหรับการทดลองเชื่อมต่อกับยา ทีมวิจัยจาก Innophore ผลิตแบบจำลองการคำนวณสองรูปแบบโดยใช้เอนไซม์โปรตีเอสของไวรัสซาร์ส[47] และสถาบันวิทยาศาสตร์จีน (จีน: 中国科学院) ได้สร้างโครงสร้างทดลองที่ไม่ได้ตีพิมพ์เผยแพร่ของรีคอมบิแนนต์เอนไซม์โปรตีเอสของ 2019-nCoV[48] นอกจากนี้นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยมิชิแกนยังได้จำลองโครงสร้างของเปปไทด์ที่สมบูรณ์แล้วทั้งหมดในจีโนมของ SARS-CoV-2 โดยใช้ I-TASSER[49]

การติดต่อ

การติดต่อจากมนุษย์สู่มนุษย์ได้รับการยืนยันในมณฑลกวางตุ้งประเทศจีน ตามการแถลงของ จง หนานชาน (จีน: 钟南山) หัวหน้าคณะกรรมาธิการสาธารณสุขซึ่งได้ทำการสอบสวนการระบาด[50] พบการติดเชื้อไวรัสแม้ในช่วงระยะฟักตัว[51][52] ซึ่งต่อมาได้รับการยืนยันจากผลการศึกษา[53][54] แต่องค์การอนามัยโลกระบุว่า "การแพร่เชื้อจากผู้ติดเชื้อที่ไม่มีอาการน่าจะไม่ใช่ตัวขับเคลื่อนสำคัญของการแพร่กระจาย" ในเวลานี้[55] ไวรัสโคโรนาส่วนใหญ่แพร่กระจายผ่านการสัมผัสอย่างใกล้ชิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านทางเดินหายใจ ละอองจากอาการไอและจาม ในระยะประมาณ 6 ฟุต (1.8 ม.)[56][57] อาร์เอ็นเอของไวรัสตรวจพบในตัวอย่างอุจจาระจากผู้ป่วยที่ติดเชื้อด้วย[58]

ไวรัสได้รับการประเมินค่าระดับการติดเชื้อพื้นฐาน (R0) ระหว่าง 3 ถึง 5[59] หมายความว่าโดยทั่วไปจะมีผู้ติดเชื้อ 3 ถึง 5 คนต่อสถานการณ์การติดเชื้อ กลุ่มวิจัยอื่น ๆ ได้ประมาณจำนวนค่าระดับการติดเชื้อพื้นฐานระหว่าง 1.4 และ 3.9[60][61][62][63][64] หมายความว่าเมื่อไม่ได้มีการตรวจสอบ ไวรัสจะส่งผลให้เกิดผู้ป่วยรายใหม่ 1.4 ถึง 3.9 รายต่อการติดเชื้อ ซึ่งได้รับการยอมรับว่าไวรัสสามารถส่งผ่านห่วงโซ่ของคนอย่างน้อยสี่คน[65] เพื่อป้องกันการแพร่ระบาดต่อไปการแพร่เชื้อจะต้องลดลงมากถึง 60% โดยมาตรการที่เหมาะสม จำนวนการเจ็บป่วยและเสียชีวิตที่พิสูจน์แล้วก่อนหน้านี้ส่งผลให้อัตราการเสียชีวิตอยู่ที่ 2.9% (80/2744)[18][66]

แหล่งรังโรค

มีข้อสงสัยว่าสัตว์ที่ขายเป็นอาหารนั้นจะเป็นแหล่งรังโรคหรือเป็นพาหะ เพราะผู้ติดเชื้อรายแรกที่ยืนยันเป็นคนงานในตลาดอาหารทะเลหฺวาหนาน พวกเขาจึงต้องสัมผัสกับสัตว์จำนวนมาก[2] ตลาดขายสัตว์ที่มีชีวิตเป็นอาหาร ก็ถูกตำหนิในการแพร่ระบาดของโรคซาร์สในปี พ.ศ. 2546 ตลาดเช่นนี้ถือว่าเป็นศูนย์บ่มเพาะที่สมบูรณ์แบบสำหรับเชื้อโรคที่แปลกใหม่[67] การระบาดของโรคทำให้เกิดการสั่งห้ามการค้าและการบริโภคสัตว์ป่าในประเทศจีนเป็นการชั่วคราว[68] อย่างไรก็ตามนักวิจัยบางคนตั้งข้อสังเกตว่าตลาดอาหารทะเลหฺวาหนาน อาจไม่ใช่แหล่งที่มาของการแพร่เชื้อไวรัสสู่มนุษย์[69][70]

ด้วยจำนวนที่เพียงพอของข้อมูลลำดับจีโนม เป็นไปได้ที่จะสร้างแผนภาพต้นไม้วิวัฒนาการชาติพันธุ์ของประวัติการกลายพันธุ์ของตระกูลไวรัส ในช่วง 17 ปีของการวิจัยเกี่ยวกับต้นกำเนิดของการแพร่ระบาดของโรคซาร์ส พ.ศ. 2546 ไวรัสโคโรนาจากค้างคาวที่มีลักษณะคล้ายโรคซาร์สจำนวนมากได้ถูกแยกและเรียงลำดับจีโนม ไวรัสโคโรนาจากอู่ฮั่นพบว่าตกอยู่ในประเภทของ ไวรัสโคโรนาที่เกี่ยวข้องกับโรคซาร์ส ลำดับจีโนมสองลำดับจาก "ค้างคาวมงกุฎจีน (Rhinolophus sinicus)" ที่ตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2558 และ พ.ศ. 2560 แสดงความคล้ายคลึงกันถึง 80% กับ SARS-CoV-2[71][72] ลำดับจีโนมไวรัสตัวอย่างที่สาม ("RaTG13") จาก "ค้างคาวมงกุฎเทาแดง (Rhinolophus affinis)" มีความคล้ายคลึงกับของ SARS-CoV-2 ถึง 96%[73][74] สำหรับการเปรียบเทียบจำนวนของการแปรผันของไวรัสนี้ มีความคล้ายคลึงกับปริมาณการกลายพันธุ์ที่สังเกตได้จากระยะเวลานานกว่าสิบปีในเชื้อไวรัสไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ H3N2[75]