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新发地源头为何极有可能是境外冷链食品?科学家详解发现之旅

2021-01-04 09:30:21来源: 澎湃新闻

2020年6月11日之前,北京已连续56天无新增新冠病例。然而就在此时,北京新发地市场突然出现了1例新冠病毒感染者,并且引发了一波疫情。他是从何处感染了新冠病毒?来自中国的科学团队展开了追踪。

在中国医学科学院病原生物学研究所、北京地坛医院、清华大学、北京市疾病预防控制中心、北京大学、中国科学院北京基因组研究所等的共同努力下,科学家最终将“疑凶”锁定在境外冷链进口食品上。这也是中国科学家第一次提出新冠病毒可能在冷链中传播的发现。随后,在国内多个地区也都发现在冷链食品表面检测出新冠病毒核酸,并且中国疾控中心在青岛在冷链食品的表面分离出新冠病毒。所以这也从另一个方面提示冷链食品在新冠病毒传播中的重要性。

近日,中国医学科学院-北京协和医学院副院长王健伟在北京举行的2020未来科学大奖周“病毒与人类健康”主题论坛上详解了这背后的发现之旅。

王健伟表示,2020年6月11日的病例发现以后,通过对患者轨迹的追溯,北京有关部门对他的密切接触者和接触的环境样本进行了检测。发现两份来自新发地农贸市场的样本是新冠病毒的核酸检测阳性。在这个基础上,对新发地进行了扩大检测,在538份样本中检测出45份呈阳性。所以这就提示新发地在疫情发生中发挥重要的作用。因此,北京市有关部门在2020年6月13号果断关闭了新发地市场。市场关闭以后,在全市采取了严格的管控措施,病例数量迅速下降,到2020年7月初,基本上没有新发的病例,疫情得到了有效的控制。

新发地是北京最大的农贸市场,有超过5000以上的摊位,每天的客流量有5万以上,它的疫情得到了高度重视。北京市有关部门对新发地的员工进行了筛查,发现在3300多位员工当中有169位是新冠病毒核酸阳性。在关闭市场之前,从5月底到关闭市场之前的10多天中,有55万顾客到访过新发地。通过对他们的追踪,发现有103例是新冠病毒阳性。在这个基础上,对全市1000万人进行了筛查,发现96人是阳性。截至2020年7月10日,总共发现了368名感染者。

“确定感染之后我们就需要回答几个问题”,王健伟称,“第一就是病毒是什么时候进入新发地市场的?我们把所有的病例做一个时间的分布,因为新冠病毒感染的潜伏期一般在14天以内,所以从6月初的病例往前推,我们推断应该是在5月底,这个病毒侵入到了市场中。橙色的代表市场的员工,黄色代表市场的顾客,蓝色的病例代表没有市场接触史的感染者,但是他们都是这些病例的密切接触者。这些病例基本上都和新发地有直接或间接的关系,所以新发地是这次疫情唯一的来源。”

在这个基础上需要进一步回答:既然新发地是疫情的来源,那么它的源头是在哪里?北京市有关部门对新发地内环境样本和从业人员进行了检测,包括交易大厅的负一层,检测了584个人,其中有122人是阳性,阳性率高达20.9%。市场上的其他厅检测了2727人,47人阳性,阳性率只有1.7%。所以交易大厅引起了高度的关注。交易大厅分成几个区,包括海鲜区、展柜区、豆制品区和牛羊肉区。通过对这几个区的分析发现,海鲜区的检出率是最高的,高达50%以上。而且按照每个摊位的检出率来看,S14号摊位的检出率是最高的。“我们对一些摊位的环境样本和人员样本都进行了检测,发现有14个摊位的工作人员和环境样本都是阳性的,所以我们就把这14个摊位作为研究的重点。”

因为北京当时没有疫情传入,而且在这之前也没有发现感染者,所以病毒极有可能是从新发地的环境当中来的,因此科研团队就对这些摊位进行了重点的研究。对2020年5月下旬到6月12日之前到访的这14个摊位的3200多名顾客进行了抗体的检测,发现有5位顾客的抗体是阳性的,而恰好这5位顾客在5月30日和31日都到访过S14这个摊位,而且这5个人和他的密切接触者,14天内都没有到访过其他的中高风险地区,也没有接触过来自中高风险地区的人员,所以可以排除是外来的感染。在这个基础上,科学家对他们到访的摊位进行了研究。显示S14摊位感染的比例是最高的,7个员工全部都感染了,而且抗体的阳性率也是最高的。另外,从发病的时间来看,他们的发病时间在发病的感染者当中也是比较早的。这个摊位的所有工作人员14天以内都没有到访过其他的中高风险地区,也没有接触过来自中高风险地区的人员,所以提示S14摊位可能是感染的源头。

王健伟表示,接下来需要确认的是,既然是环境样本可能造成暴露,那么病毒是从哪儿来的呢?把流行病学和测序技术相结合的基因组流行病学,对于追踪传染的来源是一个非常有用的工具。但在环境样本中,病毒的含量是特别低的,而且样本量又非常大,通过高通量测序有一定困难。“所以,我们在北京大学谢晓亮教授的支持下,清华大学王建教授的团队也开发了一种基于SHERRY的Minerva技术,通过这个技术可以把文库构建的速度缩短到5个小时以内,测序的速度更加快捷;另外,还建立了基因组富集的方法,使载量很低的样本能够得到有效测序。”

王健伟介绍,基于这样一个技术体系,科学家通过合作,对110份新冠病毒阳性的感染者和环境样本进行了病毒基因组测序,得到了72条高质量的全基因组序列,包括56条感染者的基因组序列和16条环境样本的基因组序列。环境样本的病毒载量都是非常低的,“但是通过这样的方法我们也得到了它的全序列。对于这个序列进行分析发现,每一条序列上都有8个突变的位点,有53%的序列只有这8个突变,其余的序列还有其他一些突变,这就说明这些突变是单一的来源,从病毒基因组的层面也证明新发地的感染是单一来源的。“

在这个基础上王健伟等科学家做了病毒的进化树分析,“就像我们排家谱一样,看看谁跟谁更近。在那个时间段,在吉林和黑龙江也有疫情,但是我们发现,来自北京新发地的序列和北京在3月份之前流行的毒株、当时在黑龙江和吉林流行的毒株都是不一样的,但是和在国外流行,特别是在欧洲等地流行的毒株突变位点是相同的,说明这个毒株不是来自于国内,而是来自于境外。那么境外是从哪儿来的?因为市场里面有两个摊位是售卖三文鱼的,其中S14摊位是自己在市场内切割,这两个摊位中的另外一个摊位没有病例,而S14摊位员工全部感染,并且他们卖的商品中只有三文鱼是从境外进口的。”

为了进一步追溯感染的来源,科学家对三文鱼进行了检测。摊位在5月30号曾经购入了一家公司的三文鱼,这个三文鱼是从境外进口的。对市场内所有的三文鱼的供应商仓库的3000多份三文鱼进行了检测,发现有6份是阳性,而其中5份是来自X公司。因为5月30号S14号摊位购入的三文鱼已经卖完了,所以很遗憾,无法得到鱼的样本。但是科学家从一份没有开封的鱼体表面,通过测序得到了覆盖55%的基因组序列。通过比对发现这个序列,和前面在新发地测得的流行毒株的序列是一致的,也有这些相同的基因突变的位点。“所以这就提示,尽管我们因为样本原因没有分离到这个病毒,无法证明它的感染性,但是可以提示进口的冷链食品可能是病毒的传播载体。这也是第一次提出了这样的一个发现。随后在国内多个地区也都发现在冷链食品表面检测出新冠病毒核酸,并且中国疾控中心在青岛在冷链食品的表面分离出新冠病毒。所以这也从另一个方面提示冷链食品在新冠病毒传播中的重要性。”

在新发地新冠病例的溯源中,宏基因组技术发挥了巨大的作用。

王健伟表示,近年来,高通量的宏基因组测序技术逐渐得到了应用,并且发挥了重要的作用,特别是在病原体的诊断当中,发挥“一锤定音”的作用。宏基因组技术用于病原体的检测有很多的优势。一是和PCR这些序列依赖的方法相比,它是非序列依赖性的,所以不需要预知任何病原体序列信息就可以进行检测。二是病原体检测的灵敏度比较高。三是检测的通量高,可以同时检测上万种病原微生物的物种,也可以发现可能的共感染。四是检测效能高,通过一次测序就可以拼接出病原体的基因组序列,不需要再重复进行实验。五是解析的深度深,可以同时分析病原体的变异和耐药等情况。最后,它获取的信息全,除了获取病原的序列之外,还可以同时获取宿主的基因组和转录组的信息,为预警和临床诊疗提供基础。


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