新冠病毒:突变和变异毒株揭秘与人们需要知道的基本知识 新冠病毒:突变和变异毒株揭秘与人们需要知道的基本知识

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新冠病毒:突变和变异毒株揭秘与人们需要知道的基本知识

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新冠变异毒株德尔塔(Delta)2020年在印度最早出现,大约一年时间里扩散到全球并成为世界许多地区最主要的变异株,传播速度之快、范围之广令人瞠目。这个特点背后的秘密,对于疫苗和药物的研发至关重要。

根据《自然》杂志2021年7月发表的论文,科学家们正在逼近真相:德尔塔毒株传播速度到目前为止超过原始毒株的两倍,原因很可能是感染了这种毒株的人产生的新冠病毒更多,使得传播更容易。

变异毒株的产生是病毒自我复制过程中发生突变的结果。病毒一生中会不断复制自己,期间经常会发生突变,产生变异毒株,复制越多,感染人数越多,发生突变的几率和出现变异的数量越大。

需要关注的变异毒株,是会导致病毒更容易繁殖、传播速度更快,或者对疫苗、药物抵抗力更强的那些。

下面梳理关于新冠病毒变异的一些基本问题,例如,变异毒株是怎么产生的?病毒异变会不会停止?哪些变异体必须警惕?疫苗对变异毒株会不会失效?

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德尔塔的“秘密”

据现有数据,Delta 变异毒株对公共健康的威胁更大:传播率比 Alpha 高约 60%,而 Alpha 的传播率比新冠病毒原始毒株高 50%。

自2020年最早在印度发现到2021年夏季,德尔塔毒株不但传播到全球各地,还成为世界上大部分地区的主导毒株。

中国广东疾病控制中心团队发现,感染了德尔塔毒株的患者身上携带的病毒大约是原始毒株感染者病毒载量的1000倍,而且潜伏期较短,两者相结合,很可能是德尔塔毒株传播速度异常迅速的主要原因。

也有有传染病学和遗传基因学家认为,德尔塔毒株的病毒载量和潜伏期与原始毒株及其他变异毒株之间的差距可能会改变,但病理机制可以解释这种变异株的传播特征。

此前还有研究还表明,与其他新冠毒株相比,德尔塔最大的不同是不再出现嗅觉味觉丧失,因此更像重感冒

2021年6月下旬,印度将德尔塔毒株的变异体,Delta+,纳入关注清单。这种变异体的刺突蛋白中有一个新的突变(K7N),可以使病毒贴附在受感染的细胞上。

印度卫生部表示,Delta+ 更容易传播,更容易与肺细胞结合,并且可能对一种称为单克隆抗体疗法的药物疗法产生抗药性。

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哪些变异毒株应该警惕?

和所有病毒变异一样,大多数变化都无关紧要,有些甚至有益,但有些却很险恶,会增强病毒的传染性或杀伤力,而且很不幸,这类变异往往占主导地位。

目前已知四种变异毒株最令人关注:

  • Delta 变异毒株 (B.1.617.2),最早在印度发现,
  • Alpha 变异毒株( B.1.1.7),最早在英国肯特郡发现,已传播到 50 多个国家/地区,有可能还在变异,
  • Beta 变异毒株(B.1.351),最早在南非发现,已扩散到至少 20 个其他国家/地区
  • Gamma 变异毒株 (P.1),最早在巴西发现,已扩散到其他 10 多个国家/地区

Alpha、Gamma 和 Beta 变异毒株都有一种被称为 N501Y 的突变,而这种突变似乎能强化病毒对细胞的感染力,也使病毒更容易传播。

Beta 和 Gamma 变异毒株还有一个关键的突变,称为 E484K,可能使病毒得以避开免疫系统的阻击。Delta 变异毒株可能更容易传播。

它们被世界卫生组织(WHO)列入需要重视的变异体清单,因为对公共卫生构成更大威胁,比如病毒传染性更强,从而导致病症更严重,或者对疫苗的抵抗力更强。

另外一些重要变异毒株被列为”令人关注“,因为发现它们在多个国家传播,或者引发了疾病簇群。

病毒如何变异?

每一次新冠病毒感染人体,都是SARS-CoV-2病毒不断复制自己的结果,每次复制就要复制自己的基因组,在复制的过程中可能会出现微小的错误,因此新的基因组可能和之前的稍有不同。

简单说,这些小错误就是突变,又称异变,由此产生病毒的变异毒株;突变会持续不断发生,变异毒株也就越来越多。

大部分突变对病毒的行为没有影响,但偶然情况下,突变也会造成病毒的行为产生变化。

目前发现的主要有两种突变,都出现在新冠病毒的突刺蛋白上;突刺蛋白是病毒用来解锁进入人体细胞的重要组成部分。

N501变异毒株改变了新冠病毒突刺最重要的“结合受体”,这是病毒突刺首先接触人体细胞的地方,任何让病毒更容易进入细胞内的变异就会让它更具优势。

英国新冠病毒基因组(COG-UK)专家罗曼(Nick Loman)认为,从这一点来看这一变异毒株非常值得关注。

另一种突变是H69/V70缺失。剑桥大学 Ravi Gupta 教授的研究表明,这种突变在实验室实验中使传染性提高了两倍,同时使幸存者血液中的抗体攻击病毒的效率减弱。

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自新冠疫情初起以来,病毒已经发生了成千上万次大大小小的突变

变异毒株的行为有什么不同?

病毒在适应过程中有多种技巧来让自己更容易传播。例如:

  • 更有效地侵入人体细胞;
  • 更深地潜入人体细胞内的预警机制;
  • 在空中存活更长时间;
  • 增加患者呼吸、咳嗽释放的病毒含量;

病毒变异会涉及演化意义上的进退取舍 —— 一方面的进步可能是以另一方面的退步为代价。比如,病毒在与疫苗抗衡的过程中可能会牺牲部分传播能力。

病毒变异将演变到什么程度,目前很难预测,因为不光是变异毒株的数量,还涉及传染性、危害力、免疫的有效时间长短等各种因素。

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希腊字母将不会取代现有的科学名称

疫苗对变异毒株有效吗?

研究表明,现有疫苗对新的变异毒株仍然有效。

这是因为辉瑞、莫德纳和牛津等三种进展快速的疫苗都训练人体免疫系统对抗病毒突刺,而新冠病毒刺突蛋白出现变异令人担心是否会影响疫苗的效力。

不过,疫苗同时也在训练免疫系统攻击病毒的几个不同部分,因此即使部分刺突发生突变,疫苗应该仍然有效,可能效力会降低。

在英国公共卫生部的一项研究中,一剂辉瑞或阿斯利康疫苗对 Delta 变异体仅提供 33% 的保护,而对 Alpha 变异体则为 50%。然而,这些水平在第二次给药后上升到辉瑞的 88% 和阿斯利康的 60%。

病毒变异说明病毒在不断适应环境以求生存。

需要警惕的是病毒发生更多突变,以至于能够避开免疫系统阻击而继续感染人体。

新冠肺炎将来有可能像流感一样,需要定期更新疫苗。

流感病毒变异相当快,所以我们每年都需要新的疫苗;SARS-CoV-2病毒不像流感病毒变异如此快速,但是持续发生的新的变异也许也需要定期补打后续疫苗。

如何应对持续不断的病毒变异?

除了缩短两次注射的间隔时间、加快普及疫苗接种,还应该提高病毒DNA测序以便更及时地识别突变和变异体,以便防患于未然,阻止疫情发生,或有效遏制疫情扩散。

比较病毒传播能力的最主要指标是R0值,意思是在无人具有免疫力、无人采取防疫措施的情况下,一个病毒携带者感染的人数。

2019年武汉疫情初期,R0值大约是2.5,Delta变异毒株的R0值可能高达8.0。

新冠病毒的R0值能升到多高,目前学术界意见并不统一,但普遍认为今后几年病毒的传播能力将跳跃式增强。

目前所有传染性疾病中R0值最高纪录属于麻疹,介于14 – 30。

虽然疫苗是控制疫情的主要工具,但是疫苗本身也可能会导致新冠病毒突变、出现不起免疫反应的病毒变异。

随着感染后复原的人以及接种疫苗的人越来越多,病毒也面临更大的生存压力,出现不会引起人体免疫反应的变异病毒的可能性也就越高。

但病毒变异还是有终极限制的。牛津大学病毒进化专家阿丽斯·卡佐拉奇斯(Aris Katzourakis)认为,不大可能出现变异出一种集所有糟糕突变为一体的终极超级病毒。

当然,遏制新冠病毒变异毒株层出不穷的最有效办法,就是减少全球新冠病毒感染病例,因为每次新的感染就是病毒发生变异改变行为的机会。

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