奥密克戎是现在最受关注的新冠病毒变异株,它区别于之前变异株的一大特点是,在短时间内获得了大量的变异,这也使得它的感染、致病风险变得难以确定。奥密克戎是如何获得如此多的变异的?研究人员推测,变异可能发生在具有免疫缺陷的人或动物身上,在奥密克戎感染人类之前,新冠病毒有可能回到过最初的动物宿主体内进化了。

  撰文|萨拉·怀尔德(Sarah Wild)

  编译|魏书豪

  审校|白德凡

  11月25日,南非科学家宣布发现冠状病毒的一种新的“严重变异”变种,引发全球恐慌。各国很快实施了旅行禁令并关闭了边境,但包括美国在内的至少23个国家已经发现了这种变异株。

  各国下意识地采取措施,一个原因是新变异株含有大量突变:被世界卫生组织命名为奥密克戎(Omicron)的变异株,其刺突蛋白发生了30多处变化。刺突蛋白帮助病毒感染并控制人类细胞,这种蛋白也是大多数疫苗的目标。以前变异株(如德尔塔和阿尔法变异株)中刺突蛋白的变化使病毒更具传染性或更有可能出现免疫逃逸。目前还不清楚奥密克戎是否比以前的变异株更容易传播,或者导致更严重的症状,或者是否会降低疫苗的效果。但是南非科学家新的一项研究(尚未在科学杂志上发表)表明,奥密克戎再次感染人类的可能性是其他变异株的三倍。

  病毒会在复制和传播的过程中自发产生突变,但科学家们现在正试图理解,奥密克戎如何在如此短的时间内出现如此多的突变。

  里约热内卢奥斯瓦尔多克鲁兹研究所的病毒学家贡萨洛·贝略(Gonzalo Bello)说:“问题在于,这种快速进化是如何发生的,发生在什么地方,以及推动进化发生的条件是什么。” 贝略是追踪2020年11月巴西伽马变异株的团队成员,该变异株加剧了巴西的疫情。发现了伽马变异株后,“我们意识到突变不会一次性就出现在一个个体中。”贝略解释说。相反,突变会出现在一群个体中,在其他个体中则没有。伽马变异株的兴起“是在一个群体中而不是在某一个人身上发生的。”他说。

  像奥密克戎这样严重变异的变异株是如何产生的?一种可能性是,病毒开始在一个孤立的人群中传播和变异,与该群体之外的变异株相比,它有机会发生巨大变化。贝略说,它接着可能会带着大量的突变进入到更大的人群中,这样就能够传播到不同的群体和国家。

  或者,在找到新宿主之前,病毒可能已经在单个个体中发生了显著突变。开普敦大学疫苗学教授安娜-莉泽·威廉森(Anna-Lise Williamson)和该大学生物制药研究部门主任埃德·雷比茨基(Ed Rybicki)表示:“这可能发生在有免疫抑制的人身上,比如感染了艾滋病毒的人。”南非是世界上艾滋病最严重的国家,有700多万人感染了这种病毒,邻国也有大规模的艾滋病毒感染。这导致一些科学家假设,奥密克戎出现在非洲南部,因为它最初是在那里被发现的,但更早的病例后来在欧洲国家和美国被发现。

  威廉森和雷比茨基解释说,健康人有许多叫做CD4+的免疫T细胞,它们刺激身体产生另一种叫做杀伤T细胞的免疫细胞。在获得的健康人感染新冠病毒时,这些杀伤T细胞会破坏被病毒感染的细胞。但是对于免疫功能低下的人来说,他们体内的CD4+ T细胞数量很少,缺乏杀伤T细胞反应,“病毒会建立一种持续的感染机制”。然而,他们的免疫系统确实产生了一些B细胞,这些细胞会引发抗体反应,根据威廉森和雷比茨基的说法,这“导致了病毒和抗体之间的军备竞赛”。微弱的B细胞反应并不能产生足够的抗体来完全清除病毒,因此病毒刺突蛋白的基因序列承受压力而发生突变来躲避抗体。

  有一些证据支持这个观点。在6月份发布的一篇预印本论文中,南非的研究人员描述了一名感染新型冠状病毒超过6个月的HIV病毒阳性妇女。在那段时间里,她体内的病毒进化并发展出了一些突变,其中一些突变发生在刺突蛋白上。

  贝略说,关于病毒如何快速获得如此多的突变,另一个可能的假设是,它在再次感染人类之前重回了宿主体内。有说服力的证据表明,最初的新型冠状病毒可能起源于蝙蝠,并且已经有许多其他野生和家养哺乳动物感染病毒的案例。去年,在北美和欧洲的水貂养殖场有冠状病毒爆发的报道,在荷兰有一例水貂感染农场工人确诊病例。

  贝略说,奥密克戎可能就是通过这种方式从动物跳转到人类身上的。“在另一个物种中,病毒将面临不同类型的免疫压力,因此它可能会很快积累一些突变。”不过这个想法目前还只是推测。

  为了完全了解奥密克戎的起源,确定它最早传播的人类患者或社区是有帮助的。但耶鲁大学免疫生物学和分子、细胞和发育生物学教授岩崎晶子(Akiko Iwasaki)说,很难确定变异株的零号患者。“那是因为对病毒的监控工作只获取了一小部分感染者的信息”她说。岩崎晶子说,随着越来越多的人接受检测,并得到病毒基因组测序,就有可能确定新冠病毒突变成奥密克戎的大致地理区域和大概时间。

  对英国南安普顿大学全球健康高级研究员迈克尔·黑德(Michael Head)来说,奥密克戎敲响了警钟,提醒人们疫苗的不平等和扩大获取途径的必要性。根据牛津大学的“Our World in Data platform”平台,截至11月30日,全球已经接种了约80亿剂疫苗,低收入国家只有6%的人接种了至少一剂疫苗。根据非洲疾病控制和预防中心的数据,非洲国家已经接种了超过2.35亿剂疫苗,但非洲大陆的人口超过了12亿。

  “到目前为止,引起关注的主要变异(基本上是从阿尔法到德尔塔)均爆发自未接种疫苗的不受控制人群。”黑德说。“那是新冠疫情最严重的地方,也是病毒变异机会更大的地方。如果疫苗可以控制疫情,就会减少这些变异机会。”

  11月28日,世界卫生组织总干事谭德塞(Tedros Adhanom Ghebreyesus)也表达了同样的担忧:“奥密克戎变异株反映了长期的疫苗分配不公正的威胁,”他在推文中写道,“我们交付疫苗的时间越长,就越容易让新冠病毒传播、变异,并变得更危险。”

  原文链接:

  https://www.scientificamerican.com/article/how-the-omicron-variant-got-so-many-scary-mutations-so-quickly/


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