新浪科技訊 北京時(shí)間2月3日消息，在與新冠病毒持續(xù)一年多的較量中，人類遇到了諸多挑戰(zhàn)。疫苗給我們帶來(lái)了希望，但新的病毒突變又讓人不禁擔(dān)憂。為了贏得這場(chǎng)曠日持久的戰(zhàn)役，我們需要了解是什么推動(dòng)了新冠病毒突變株的出現(xiàn)，以及這些變異意味著什么。

　　在新冠病毒存在之初，它就以某種方式獲得了一種能夠深刻影響人類健康的能力。這種病毒的遺傳密碼中出現(xiàn)了一處看似很不起眼的突變，很可能來(lái)源于一次不幸的事故——它與另一種病毒同時(shí)感染了一只蝙蝠，二者的基因片段在蝙蝠體內(nèi)混合在了一起。

　　然而，正是這一小段基因組中包含的指令改變了病毒的一個(gè)關(guān)鍵部分——刺突蛋白（又稱Spike蛋白、S蛋白）。這種重要的蛋白質(zhì)附著在冠狀病毒的外部，可以與細(xì)胞外部的受體結(jié)合，幫助病毒的其他部分潛入細(xì)胞內(nèi)部進(jìn)行復(fù)制。

　　刺突蛋白的這種突變，使新冠病毒可以劫持人體中的弗林蛋白酶（furin）。這種酶就像一把分子剪刀，能夠切開(kāi)激素和生長(zhǎng)因子以激活它們。當(dāng)弗林蛋白酶剪去新冠病毒刺突蛋白的一部分時(shí)（刺突蛋白通常在病毒外部折疊成一系列環(huán)狀結(jié)構(gòu)），刺突蛋白就像鉸鏈一樣被打開(kāi)了。

　　英國(guó)布里斯托大學(xué)病毒細(xì)胞生物學(xué)研究者Yohei Yamauchi一直在研究這種突變會(huì)如何導(dǎo)致新冠病毒對(duì)人類更具傳染性，他說(shuō)：“這一過(guò)程暴露了刺突蛋白中的一個(gè)新序列。這是使這種病毒與之前導(dǎo)致Sars（嚴(yán)重急性呼吸道綜合征）和Mers（中東呼吸綜合征）的冠狀病毒迥然不同的變化之一。”

　    科學(xué)家已經(jīng)能夠在Covid-19檢測(cè)中心采集的拭子樣品中追蹤病毒的演變過(guò)程　科學(xué)家已經(jīng)能夠在Covid-19檢測(cè)中心采集的拭子樣品中追蹤病毒的演變過(guò)程

　　這一新的突變也意味著，新冠病毒可能會(huì)突然與神經(jīng)纖毛蛋白（Neuropilin 1，簡(jiǎn)稱NRP1）結(jié)合，進(jìn)而侵入細(xì)胞內(nèi)部。這種蛋白位于人類呼吸道和嗅覺(jué)上皮細(xì)胞的外部，能引導(dǎo)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞和組織。換言之，這種突變?yōu)樾鹿诓《咎峁┝诉M(jìn)入細(xì)胞的大門鑰匙，使它們可以在人類呼吸道中大量復(fù)制。

　　盡管這種突變?cè)谛鹿诓《局写嬖诘臅r(shí)間并不長(zhǎng)，但其重要性已經(jīng)不言而喻。一些研究人員認(rèn)為，這可能是新型冠狀病毒能跨越物種并開(kāi)始在人類中迅速傳播疾病的關(guān)鍵突變之一。然而，幾乎就在新冠病毒迅速傳播的同時(shí)，研究人員開(kāi)始發(fā)現(xiàn)它的其他突變。

　　幾乎在每個(gè)感染者身上，病毒都會(huì)發(fā)生非常微妙的變化——在基因密碼中從這里取走一個(gè)字母，在那里刪除另一個(gè)字母，或者替換成不同的字母，等等。當(dāng)病毒接管細(xì)胞的分子機(jī)制進(jìn)行復(fù)制時(shí)，通常就會(huì)發(fā)生這些微小的錯(cuò)誤。除了幫助科學(xué)家追蹤病毒是如何在世界范圍內(nèi)傳播之外，大多數(shù)突變基本沒(méi)什么作用。但在少數(shù)情況下，某種突變的出現(xiàn)會(huì)改變病毒的傳播速度，或改變病毒的傳染性，甚至改變病毒所引發(fā)疾病的嚴(yán)重程度。

　　隨著新冠肺炎大流行的繼續(xù)，了解可能推動(dòng)病毒發(fā)生某些變化的因素，以及這些因素對(duì)病毒行為的影響，具有至關(guān)重要的意義。以下就是新冠病毒迄今為止出現(xiàn)的一些最重要的突變。

　　D614G突變

　　2019年12月初開(kāi)始出現(xiàn)疫情時(shí)，使弗林蛋白酶切斷刺突蛋白的突變就已經(jīng)存在于新冠病毒中。短短幾個(gè)月后，歐洲開(kāi)始發(fā)現(xiàn)第一批病例。研究人員發(fā)現(xiàn)，此時(shí)新冠病毒已經(jīng)發(fā)生了重大改變，對(duì)疫情的進(jìn)程產(chǎn)生了重大影響。

　　盡管現(xiàn)在有證據(jù)表明，新冠病毒早在2019年12月就已在歐洲出現(xiàn)，但該病毒最初的傳播于2020年2月出現(xiàn)在意大利北部。2月20日從那里采集的樣品顯示，新冠病毒在刺突蛋白上發(fā)生了突變，導(dǎo)致從受感染細(xì)胞（特別是患者的上呼吸道細(xì)胞）釋放的病毒顆粒數(shù)量大大增加。研究者將這種突變稱為D614G，這也是目前全球大流行的主導(dǎo)病毒株。似乎正是這種突變導(dǎo)致了病毒在人與人之間傳播得更快，可能是因?yàn)楦腥菊邥?huì)咳嗽并呼出更多的病毒。

新冠病毒英國(guó)變種在刺突蛋白上出現(xiàn)了若干突變，使其更容易與人類細(xì)胞結(jié)合新冠病毒英國(guó)變種在刺突蛋白上出現(xiàn)了若干突變，使其更容易與人類細(xì)胞結(jié)合

　　D614G突變?yōu)樾鹿诓《镜拇掏坏鞍滋峁┝艘粋€(gè)更“開(kāi)放”的結(jié)構(gòu)，提高了它與人類細(xì)胞表面ACE2受體的結(jié)合能力。新冠病毒與ACE2結(jié)合的能力已被認(rèn)為是其最初能夠感染人類的原因之一，而新的突變使病毒增強(qiáng)了針對(duì)人類細(xì)胞的能力。

　　隨后的研究表明，D614G突變病毒株比武漢發(fā)現(xiàn)的新冠病毒更具傳染性，并且似乎在年輕人中更常見(jiàn)。但這也是有代價(jià)的——突變可能使病毒在面對(duì)抗體時(shí)更加脆弱，即它在患過(guò)病的人身上再次引起感染的能力更低。另一方面，這也意味著可以使用已康復(fù)患者的恢復(fù)期血漿來(lái)對(duì)抗病毒。

　　節(jié)日病毒株

　　隨后，隨著夏季歐洲的封鎖放松，國(guó)際旅行再次回暖，新冠病毒另一個(gè)重要的新變種在西班牙出現(xiàn)。該突變病毒株于2020年6月首次被發(fā)現(xiàn)，隨后蔓延至整個(gè)歐洲，到9月，瑞士、愛(ài)爾蘭和英國(guó)的病例中有50%到70%為這種病毒株。

　　這一病毒株被命名為20A.EU1，研究人員在其刺突蛋白上發(fā)現(xiàn)了名為A222V的突變。但這一突變沒(méi)有出現(xiàn)在與細(xì)胞表面結(jié)合的區(qū)域，因此不太可能導(dǎo)致傳染性提高。相反，研究人員認(rèn)為20A.EU1的快速傳播和高流行率更可能是偶然的，因?yàn)楫?dāng)時(shí)正值限制放寬的時(shí)候，人們?cè)谙募炯倨诶锛谐鲂?，人們之間的接觸更甚。

　　逃避抗體

　　雖然A222V突變似乎沒(méi)有導(dǎo)致新冠病毒行為的劇烈變化，但2020年3月在蘇格蘭出現(xiàn)的另一種突變?nèi)詾槲覀兦庙懥司姟＿@種名為N439K的突變是在蘇格蘭患者身上提取的約500份樣本中發(fā)現(xiàn)的，但到2020年6月，該突變似乎已經(jīng)在蘇格蘭絕跡，可能是由于嚴(yán)格的封鎖限制導(dǎo)致其傳播人數(shù)銳減。

　　這種突變似乎不僅增強(qiáng)了新冠病毒刺突蛋白與人類細(xì)胞上ACE2受體結(jié)合的能力，而且攜帶該突變的病毒株也對(duì)從康復(fù)患者身上提取的抗體顯示出一定的耐藥性。這引起了人們對(duì)病毒再次感染能力的擔(dān)憂，但專家表示，該病毒株應(yīng)該不會(huì)導(dǎo)致患者病情加重。英國(guó)Covid-19基因組學(xué)聯(lián)盟（Cog UK）最近的一份報(bào)告補(bǔ)充稱：“沒(méi)有證據(jù)表明這種突變能使病毒削弱疫苗引發(fā)的免疫力。”

　　然而，就在2020年秋季，這種突變導(dǎo)致的新病例出現(xiàn)了，并且顯然與蘇格蘭的病例無(wú)關(guān)。歐洲其他地方和美國(guó)都出現(xiàn)了這種新冠病毒突變，并且至今仍在美國(guó)繼續(xù)傳播?，F(xiàn)在，N439K突變通常與另一種突變一起出現(xiàn)，后者表現(xiàn)為刺突蛋白上兩個(gè)明顯的關(guān)鍵氨基酸H69和V70的缺失。

　　多次出現(xiàn)的突變

　　事實(shí)上，H69/V70缺失突變的新冠病毒株已經(jīng)出現(xiàn)在世界各地。科學(xué)家首先于2020年1月在泰國(guó)的樣本中發(fā)現(xiàn)了該突變，2月在德國(guó)又再次發(fā)現(xiàn)，盡管這兩次發(fā)現(xiàn)之間似乎沒(méi)有關(guān)聯(lián)。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，H69/V70缺失會(huì)改變新冠病毒刺突蛋白的形狀，使其環(huán)狀結(jié)構(gòu)更為緊密。盡管還不完全清楚病毒由此所獲得的好處，但有人認(rèn)為，這可能是病毒試圖避開(kāi)免疫系統(tǒng)的一種適應(yīng)方式，盡管尚未發(fā)現(xiàn)該突變對(duì)疾病嚴(yán)重程度或疫苗效力的影響。

　　英國(guó)劍橋大學(xué)臨床微生物學(xué)家Ravinda Gupta是最早發(fā)現(xiàn)“B117”變異新冠病毒的人之一，他表示，H69/V70缺失突變“增加了兩倍的傳染性”。在發(fā)現(xiàn)一種新冠病毒變異株可從動(dòng)物傳染給人類后，丹麥已有數(shù)百萬(wàn)只水貂被撲殺在發(fā)現(xiàn)一種新冠病毒變異株可從動(dòng)物傳染給人類后，丹麥已有數(shù)百萬(wàn)只水貂被撲殺

　　對(duì)世界各地病毒測(cè)序數(shù)據(jù)的分析表明，新冠病毒多次出現(xiàn)H69/V70缺失突變。在2020年的大部分時(shí)間里，該突變悄無(wú)聲息地傳播著，然后在丹麥出現(xiàn)了一群感染了該突變病毒株的患者。經(jīng)過(guò)調(diào)查，研究人員在由養(yǎng)殖場(chǎng)的水貂傳染給人類的病毒株中發(fā)現(xiàn)了這種突變。進(jìn)一步的分析顯示，這些病毒已發(fā)生輕微變異，使其對(duì)動(dòng)物的傳染性增強(qiáng)，而一些早期數(shù)據(jù)表明，它對(duì)新冠康復(fù)患者血清中含有的抗體也不那么敏感。

　　到了2020年8月份，H69/V70缺失突變開(kāi)始變得更加常見(jiàn)，并與N439K突變一起出現(xiàn)在病毒樣本中。

　　英國(guó)的變異病毒株

　　H69/V70缺失突變也是快速傳播的所謂“英國(guó)變異病毒株”，即B117病毒株的主要特征之一。除此以外，B117病毒株在其刺突蛋白上還積累了16種其他突變。Ravinda Gupta說(shuō)：“在這種新的變異病毒中出現(xiàn)的許多突變是我們前所未見(jiàn)的。”

　　其中之一是刺突蛋白上弗林蛋白酶裂解位點(diǎn)附近的突變，被稱為P681H突變，之前在世界各地的其他變種中也發(fā)現(xiàn)過(guò)，包括去年12月在尼日利亞出現(xiàn)的B11207病毒株。與英國(guó)變種的不同之處在于，B11207病毒株還攜帶了另一種重要的突變，稱為N501Y，發(fā)生在病毒與細(xì)胞結(jié)合的關(guān)鍵區(qū)域。研究人員認(rèn)為，這一突變有助于病毒與細(xì)胞外部的ACE2受體更緊密地結(jié)合。

　　對(duì)于英國(guó)病毒株中出現(xiàn)的其他個(gè)別突變的確切影響，仍有待進(jìn)一步探索，但當(dāng)它們結(jié)合在一起時(shí)，已經(jīng)足以導(dǎo)致該病毒在人與人之間更具傳染性。這可能是因?yàn)樵撟兎N的感染者產(chǎn)生了比之前其他感染者更多的病毒顆粒。換言之，當(dāng)感染新變種的患者咳嗽、說(shuō)話和呼吸時(shí)，會(huì)有更多的病毒以飛沫形式排出體外。

　　科學(xué)家估計(jì)，B117病毒株自我復(fù)制的速度是最開(kāi)始發(fā)現(xiàn)的病毒株的兩倍。根據(jù)目前一些公共衛(wèi)生官員的預(yù)測(cè)，B117病毒株將成為新冠病毒在包括美國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家的主要形式。該病毒株究竟是如何發(fā)生的？科學(xué)家尚不清楚，但有觀點(diǎn)認(rèn)為這么多突變并不是逐漸積累的，而是突然一起出現(xiàn)，這給一些研究者提供了線索。

　　Ravinda Gupta說(shuō)：“一個(gè)可能的假設(shè)是，這些突變發(fā)生一個(gè)感染病毒的慢性病患者體內(nèi)。”在感染新冠病毒的慢性病患者中，至少有兩個(gè)H69/V70缺失與其他突變同時(shí)出現(xiàn)的病例，其中一例是俄羅斯莫斯科的一名老年婦女，另一例則是英國(guó)劍橋的一名男子。

　　這兩人都接受過(guò)癌癥治療，據(jù)信這降低了他們的免疫系統(tǒng)對(duì)抗新冠病毒的能力。由于患者被感染了很長(zhǎng)時(shí)間，使得病毒有時(shí)間在他們體內(nèi)大量復(fù)制并積累突變。當(dāng)他們接受抗體治療時(shí)，那些能夠更好地逃脫或抵御治療的病毒存活了下來(lái)。“我們還不知道B117病毒株在多大程度上會(huì)發(fā)生這種情況，但在長(zhǎng)期感染中，病毒有機(jī)會(huì)擊退治療所帶來(lái)的遺傳壓力。”Ravinda Gupta補(bǔ)充道。

　　英國(guó)最近公布的死亡率數(shù)據(jù)似乎表明，B117病毒株的致死率比早期病毒高出30%，但這還有待同行評(píng)議的科學(xué)研究證實(shí)。即便如此，Ravinda Gupta并不認(rèn)為B117病毒株會(huì)給目前在世界各地推廣的疫苗帶來(lái)問(wèn)題。最近的一項(xiàng)研究表明，輝瑞疫苗試驗(yàn)參與者產(chǎn)生的抗體似乎能對(duì)這種變異病毒株起作用。他指出：“但這是一個(gè)警告信號(hào)，提醒我們不能自滿。”

　　南非病毒株

　　在B117病毒株的消息傳出后不久，南非科學(xué)家透露，他們也發(fā)現(xiàn)了在本國(guó)傳播的另一種新冠病毒新變種。

　　開(kāi)普敦大學(xué)病毒學(xué)系主任卡洛琳·威廉姆森說(shuō)：“在第一波新冠病毒疫情之后，我們觀察到南非兩個(gè)地區(qū)——東開(kāi)普省和西開(kāi)普省——的感染病例又迅速抬頭。”她和同事加強(qiáng)了對(duì)這兩個(gè)地區(qū)的病毒測(cè)序，發(fā)現(xiàn)一種新的病毒株在2020年10月中旬出現(xiàn)，并在11月底迅速成為主導(dǎo)病毒株。到12月，該病毒株——被稱為501Y.V2或B1351——已經(jīng)傳播到南非其他許多地區(qū)，在鄰國(guó)贊比亞也有發(fā)現(xiàn)。自此以后，在其他至少20個(gè)國(guó)家的旅行者中都發(fā)現(xiàn)了這種病毒變種，一些國(guó)家也顯示出在當(dāng)?shù)貍鞑サ嫩E象。

　　最近的一項(xiàng)研究表明，南非變異病毒株能夠逃脫在第一輪大流行期間感染者血漿中的抗體。有人可能會(huì)擔(dān)憂當(dāng)前的新冠疫苗對(duì)該變種的效果，但很重要的一點(diǎn)是，抗體僅僅是免疫系統(tǒng)對(duì)病毒反應(yīng)的一部分。其他類型的免疫，比如由T細(xì)胞提供的免疫，可能仍然是有效的，盡管這還有待試驗(yàn)。

　　威廉姆森和同事還發(fā)現(xiàn)，這種新的變異病毒株在刺突蛋白中攜帶8種獨(dú)特的突變，其中3種可能使其具有更高的傳播能力。“我們不知道這一變異株是如何出現(xiàn)的，”威廉姆森說(shuō)。但她推測(cè)，它可能也來(lái)源于長(zhǎng)期感染者體內(nèi)，“通常情況下，新冠病毒會(huì)造成急性感染，可以迅速清除……但在某些個(gè)體中，可能存在持續(xù)的復(fù)制，從而使病毒發(fā)生進(jìn)化。”

　　在威廉姆森和她的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的所有突變中，N501Y突變也出現(xiàn)在英國(guó)的B117病毒株中。另一種突變——K417N——已被發(fā)現(xiàn)能與N501Y突變結(jié)合，以增加病毒與人類細(xì)胞上ACE2受體結(jié)合的強(qiáng)度。不過(guò)，有計(jì)算機(jī)建模研究提出，K417N突變可能抵消了N501Y突變中出現(xiàn)的結(jié)合能力增強(qiáng)。

　　目前沒(méi)有跡象表明南非病毒株會(huì)導(dǎo)致更嚴(yán)重的疾病，但它的傳播速度似乎比之前的病毒株更快。威廉姆森說(shuō)：“傳染性強(qiáng)而致病性低的病毒更有可能存活。”這是因?yàn)槿绻《練⑺浪拗鞯乃俣忍?，它就沒(méi)有時(shí)間進(jìn)行更多的增殖并傳播給其他人。

　　然而，有研究表明，K417N突變可能會(huì)降低病毒對(duì)人類抗體的敏感性。第三種名為E484K的突變——在英國(guó)病毒株中不存在——似乎也減少了病毒對(duì)抗體的脆弱性。一項(xiàng)研究表明，刺突蛋白中E484位點(diǎn)的改變會(huì)使一些抗體中和它的能力降低10倍。

　　巴西病毒株

　　在另一個(gè)令人擔(dān)憂的新冠病毒變種中，E484K也被證明是很重要的一個(gè)突變。目前，這一被稱為P1的病毒株正在世界各地傳播。P1病毒株包含了20種獨(dú)特的突變，包括在南非病毒株中發(fā)現(xiàn)的E484K突變。據(jù)調(diào)查，該病毒株似乎首先出現(xiàn)在巴西北部亞馬孫州的瑪瑙斯市，那里遭受了嚴(yán)重的疫情。在2021年1月2日從巴西北部飛往日本的4名旅客身上也發(fā)現(xiàn)了P1病毒株。

　　P1病毒株在攜帶E484K突變和K417T突變的同時(shí)，還攜帶N501Y突變。盡管科學(xué)家們?nèi)栽谘芯窟@些突變的確切后果，但該病毒株已被世界各國(guó)的衛(wèi)生官員認(rèn)定為一個(gè)“令人擔(dān)憂的變種”。

在巴西傳播的新病毒株已經(jīng)顯示出可以再次感染已感染者的跡象在巴西傳播的新病毒株已經(jīng)顯示出可以再次感染已感染者的跡象

　　據(jù)美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心稱，巴西P1變異病毒株的出現(xiàn)讓人擔(dān)心其可能會(huì)導(dǎo)致更大規(guī)模的再次感染。兩個(gè)月前，研究人員在感染新冠病毒的患者中又發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)巴西變異病毒株，命名為P2。不過(guò)，盡管該病毒株攜帶E484K突變，但沒(méi)有攜帶P1病毒株的另外兩種突變。

　　E484K突變的出現(xiàn)使許多人擔(dān)心新冠病毒可能正在以允許其逃避部分免疫系統(tǒng)的方式進(jìn)化，但英國(guó)Covid-19基因組學(xué)聯(lián)盟的科學(xué)家表示，目前還沒(méi)有證據(jù)表明它會(huì)影響當(dāng)前疫苗的有效性。

　　隨著新冠病毒繼續(xù)突變，許多病毒學(xué)家開(kāi)始尋找戰(zhàn)勝病毒的新方法。美國(guó)亞利桑那大學(xué)的病毒進(jìn)化生物學(xué)家邁克爾·沃羅貝和他的團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)發(fā)一種“早期預(yù)警”測(cè)試，試圖在新冠病毒新變種開(kāi)始傳播時(shí)就將其識(shí)別出來(lái)。

“我們已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室研究中獲得了很有價(jià)值的信息，了解到氨基酸的某些變化可能會(huì)帶來(lái)潛在的威脅，”沃羅貝說(shuō)，“因此，我們可以利用這一點(diǎn)，希望能盡早發(fā)現(xiàn)它們。”如果這種測(cè)試方法投入應(yīng)用，或許將有助于公共衛(wèi)生官員和疫苗制造商在病毒出現(xiàn)新的重大突變時(shí)做好準(zhǔn)備。

（來(lái)源：新浪科技）