新冠病毒突变位点超过10000 疫苗研发追得上吗?

2020
07/27

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实际上,从去年12月开始爆发以来持续至今,病毒的变异一直都在发生。

新冠病毒在全球的肆虐仍在持续。据世界卫生组织(WHO),截止7月26日,全球新冠病毒感染人数接近1600万,死亡人数超过64万。

知己知彼方能百战不殆。更好防控新冠病毒的前提之一是更深入的认识新冠病毒,其中就包括新冠病毒的变异。

截止目前,已有多国研究人员表示发现了新冠病毒的变异。根据GISAID数据库上所公布的,所有新冠病毒基因组序列上一共发现了超过1万个不同位点突变。

尤其是英美专家发现的新冠病毒D614G突变,由于发生在S蛋白而备受关注。要知道,当下疫苗的研发是基于S蛋白,这一变异是否会导致现有疫苗研发失去意义?

除此之外,新冠病毒还出现了哪些变异?应该如何看待这些变异?蓝冠梳理相关研究,试图为您厘清相关疑惑。

病毒变异的面纱仍未完全揭开

7月2日,来自美国与英国的专家基于新冠病毒基因样本分析后的研究成果在《细胞》杂志上发布,称新冠病毒第614氨基酸位点D(天冬氨酸)到G(甘氨酸)发生突变,即D614G突变,他们把这种拥有新突变的病毒版本称为“G614”。

该突变是一个错译突变(改变氨基酸的变异),并且位于新冠病毒的刺突蛋白(spike protein,S蛋白)上,该蛋白是新冠病毒入侵人体细胞的核心武器,也是目前许多疫苗和疗法所重点针对的目标。

相关突变很可能会改变刺突蛋白的结构、性质和活力,进而改变病毒的传染性与致病性。

研究显示,携带D614G突变的病毒株在2月才首次被发现,但不是在全球范围内同时爆发出现,D614G变异早期出现在欧洲,当时只占到全球新冠病毒测序序列的10%不到,然后才不断扩散传播到北美洲、大洋洲、南美洲以及亚洲。

经过4个多月的传播,G614成为目前新冠传播的主要基因型。WHO7月3日表示,29%的新冠病毒样本都出现了该变异,前段时间北京疫情反弹中也发现了这一突变株。

研究人员表示,新版病毒的载量更高,且在人肺上皮细胞、hACE2细胞中发现其感染能力更强。据杜克大学实验室的测试情况,变异后病毒的传染性要比早期病毒强3至9倍。

但目前并无证据显示其会导致更严重的病情。研究人员在对英国1000名住院的新冠患者进行检测时发现,这些感染了新版本病毒的患者病情并不比早期的感染者重。

随后,复旦大学附属华山医院感染科微信公号“华山感染”发布文章,称上述研究没有考虑其他病毒或宿主蛋白质的影响,以及宿主和病原体之间相互作用等来支持感染和传播。所以,D614G变异是否会增强新冠病毒感染人的能力和毒性,目前仍不能确定,需要更多的临床数据支撑。

实际上,早在3月3日,北京大学生命科学学院生物信息中心研究员陆剑与中国科学院上海巴斯德研究所研究员崔杰在《国家科学评论》发表《关于SARS-CoV-2的起源和持续进化》一文,通过对103个新冠病毒全基因组分子分析后,发现新冠病毒已经产生了149个突变点,并演化出了L和S两个亚型。

其中S型是更古老的,更接近蝙蝠来源的冠状病毒,而L亚型更具侵略性,传染力更强。但是在占比上,L亚型更为普遍,达到70%,S亚型占30%。为什么更老的病毒,S型的占比反而更少?所以,作者推测,L型病毒的传播力应该是更强的,更容易引起人类感染,传染性或者致病性会更强。

但随后,质疑声也不断袭来。例如,该研究的病毒株的数量较少,可能存在偏移。目前全球新冠肺炎的患者已经接近千万,仅仅103个病毒株,远远不能代表整个病毒的整体。

“基于这样少的病毒序列发表的研究文章都只是阶段性的参考结果,不能得出明确结论。”中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员王秀杰补充道。

此外,美国堪萨斯大学医学院教授董亚峰认为,该论文运用序列分析软件对新冠病毒基因的差异进行分型,进而得到每种基因分型和患者临床表现的关联性,这只能是推测性结论。把病毒变异分型后,还需要与患者的临床数据进行关联性分析,才有现实意义。

在这种情况下分析病毒的演化历史还为时尚早,对于病毒的传染性与致病性也无法得出确定的答案。

对目前在研疫苗影响不大

对于上述两种变异,专家均表示,对目前疫苗研发的影响不大,但后续需要更多实验验证和监测变异的现象,

G614突变虽发生在刺突蛋白(S蛋白)上,但是研究人员表示,该突变病毒可以被新冠患者恢复期的血清中和,事实上,中和的效果还要比病毒在没有变异之前更好一些。

此外,“华山感染”的文章提及,刺突蛋白的受体结合区域(RBD)是目前许多疫苗和疗法所重点针对的目标,D614G并不位于RBD区域。

所以,D614G突变不太可能对目前正在研制的疫苗的疗效产生重大影响。

而提出L和S两个亚型的陆剑在接受采访时也表示,研究所发现的149个突变点绝大部分仅存在于单个病毒株,而且是中性的。

“中性的碱基改变存在于所有生物体内,就如同我们每个人的基因组都不尽相同一样,不会影响到目前所进行的临床治疗、药物研发和疫苗研制等工作。”陆剑指出。

尚未发生重大变异

变异,即遗传物质遗传出错,是病毒传播过程中的常见现象。

资料显示,病毒大部分是RNA病毒,小部分是DNA病毒,极个别是蛋白病毒。其中,流感病毒、SARS病毒、MERS病毒等,包括此次的新冠病毒,均是RNA病毒。

与其他类型病毒相比,RNA病毒更容易变异。“这类病毒没有天然的错误检查机制,其基因编码不能自我更正,所以比其他病毒变异的更快。”WHO首席科学家索姆亚·斯瓦米纳坦博士指出。

“实际上,从去年12月开始爆发以来持续至今,病毒的变异一直都在发生,这是一个自然发生的变化。”宾夕法尼亚大学医学院病理及实验医药系研究副教授张洪涛对媒体表示,变异在病毒从动物中间宿主传给人之前就发生了——本来这些病毒是无法传染给人体,但是通过不断变异后,获得了能够入侵人体细胞的功能,进一步变异后,传染力增强,还能形成人体之间的相互传染。

但是,并非每种变异都会导致病毒的性状发生重大变化。相关专家表示,病毒的变异速率大约为每年1000个碱基中发生1个碱基的变化,只有在关键位点的变化才能导向突出的变异——比如S蛋白,如果它发生重大变异,可能会影响新冠病毒的传染性、致病性等性状,从而影响疫苗与药物的研发。

其实早在1月22日,南开大学生命科学学院副教授高山等发布《武汉2019冠状病毒基因组的生物信息学分析》的论文,称新冠病毒具有变异快、多样性高的特点。但是大部分变异都是中性变化,即没有增加危害性和致病性,出现重大蛋白变异的概率极低。”高山指出。

“个别的少量突变一般不会影响疫苗的保护范围,只有抗原在特定的抗体识别区域的变异积累到一定程度,产生质变,疫苗才会失效。”同济大学生命科学与技术学院教授曹志伟指出。

此外,在现代疫苗研发过程中,也会利用各种手段来减少病毒变异带来的影响,如多个抗原表位组合,或采用相对保守、不易突变的抗原表位等,来开展长效性、广谱性疫苗研发。

“基因组的突变、变异是生命演化的表现形式,无所谓好坏,不用怕,怕也怕不来。”曹志伟认为,即便病毒恶化,我们都只要做好该做的防护措施,戴口罩、勤洗手、少聚会,就有信心再次战胜它。

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