环球疫情的战斗越来越像一场疫苗推广和变种病毒之间的竞赛。两周前,随着疫苗接种活动在全球范围内拉开序幕,英国发现了新的变种新冠肺炎病毒,几天后,南非又出现了另一种令科学家们担心的病毒株。

然而,病毒的突变是自然发生的现象——就新冠病毒而言,通常每个月会有一到两次突变。英国和南非的变种病毒为何更令人担忧?世界的疫苗努力真的能因此付诸东流?

病毒为什么会突变?

病毒通过感染宿主并复制其遗传物质进行繁殖而生存。然而,这种复制并不是一个完美的过程,复制的基因不一定与原基因完全相同。而突变就是基因组复制时自然产生的小错误。

大多数时候,突变是以规律的速度发生的。但有时,病毒会加速突变:在英国和南非,仅在几周内就发现了20多个新的变异。

突变并不总是导致病毒的重大变化。更多时候,突变没有明显的影响。只有当它影响到基因组的关键部分时,才会有危险,譬如病毒的刺突蛋白(Spike protein,中文又称S蛋白),即新冠肺炎病毒用来进入细胞的关键构件。在极少数情况下,这有可能会增加病毒的传染性。

新兴冠状病毒表面的刺突蛋白的3D列印。刺突蛋白覆盖在病毒的表面,使病毒能够进入并感染人类细胞。(美国国家卫生院)

这也正是科学家们认为在英国和南非发生的情况。科学家们还不清楚为什么会发生这些突然的突变高峰,但其中一个理论是,这与医生治疗新冠肺炎患者时使用的药物“鸡尾酒”疗法有关。

疫情开始时,科学家们对这种病毒知之甚少,治疗方法只能是实验性的。医生们尝试了许多不同的药物,希望有一种组合能够奏效。这可能为病毒创造了不寻常的生物环境,并产生了进化压力,有助于鼓励特定的突变。慢性病例的存在是另一个被怀疑的原因:随着病毒有更多的时间繁殖,可能导致了更多的突变。

疫苗会否无用?

这些不寻常的突变会不会使新病毒株与以前的病毒株有很大不同,以至于新研制的疫苗对它们不起作用?自然,这个问题在新变种病毒被发现后引起了大多数卫生官员的关注。

专家表示,他们相信疫苗——如辉瑞和阿斯利康的疫苗——能够抵御英国的新病毒株。但南非病毒株中发现的特殊突变令他们担忧。1月4日,英国卫生大臣汉考克(Matt Hancock)对英国广播公司(BBC)表示,他 “非常担心南非变种”。

在南非病毒株中,刺突蛋白的变化较大。因为刺突蛋白也是帮助抗体识别病毒的部分,它是疫苗设计的重点,并且它的突变也就是专家们担心的原因。如果事实证明变化太大,疫苗引发的抗体反应可能无法识别新病毒。

据伦敦大学学院教授巴卢(Francois Balloux)接受BBC采访时表示:“E484K突变(南非病毒株的刺突蛋白突变之一)已被证明能降低抗体识别率。因此,它有助于新冠肺炎病毒绕过先前感染或接种疫苗提供的免疫保护。”

然而,这并不意味着人类又回到了一年前的状态,面对未知的新病毒并没有疫苗。首先,研究人员还在确认这些突变对病毒的传播性和疫苗效率的影响。夸祖鲁-纳塔尔研究创新和测序平台(KwaZulu-Natal Research Innovation and Sequencing Platform)的南非团队表示,将在本周末公布初步研究结果。

其次,目前市场上的疫苗会引发一系列针对刺突蛋白不同部位的免疫反应。如果该蛋白对一种反应的抵抗力增强,它仍然可能被其他反应有效杀死。据接受路透社采访的夸祖鲁-纳塔尔实验室的传染病专家莱塞尔斯(Richard Lessells)表示,因上述的情况,现在担心刺突蛋白的突变还为时过早。

最后,假如事实证明疫苗对新菌株的效果较差,过去一年的疫苗研发工作也不会白费。在疫苗设计方面,研究人员不必从零开始,他们可以依靠过去的工作调整新疫苗以适应新菌株。12月底,BioNTech公司行政总裁兼联合创办人沙欣(Ugur Sahin)在接受德国之声(Deutsche Welle)采访时表示,其公司基于信使核糖核酸(messenger RNA)的创新疫苗技术可以在短短六个星期内研发新疫苗。届时,瓶颈将是监管机构,鉴于情况紧急,监管者将必须决定是否批准对疫苗的新变化。

即使南非病毒株可能是安全的,我们是否应该担心未来可能要出现的突变?

新冠病毒在突变率方面是中庸的。它比一些基于脱氧核糖核酸(DNA)的病毒,如天花病毒,突变得多,但比其他基于核糖核酸(RNA)的病毒,如流感病毒,突变得少。这种突变率是至关重要的:它决定科学界能够开发出有效的疫苗完全消灭天花,而却未能阻挡快速变化的流感。

对于新型冠状病毒,情况可能在两者之间:疫苗研发人员将比流感病毒更容易赶上突变速度,但未来出现危险的变种病毒可能需要我们开发新的疫苗才能对抗它。

如果是这样,环球疫情的结束可能还是很遥远。

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