新浪科技訊 北京時間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)。疫苗給我們帶來了希望，但新的病毒突變又讓人不禁擔(dān)憂。為了贏得這場曠日持久的戰(zhàn)役，我們需要了解是什么推動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，很可能來源于一次不幸的事故——它與另一種病毒同時感染了一只蝙蝠，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，可以與細胞外部的受體結(jié)合，幫助病毒的其他部分潛入細胞內(nèi)部進行復(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，能夠切開激素和生長因子以激活它們。當(dāng)弗林蛋白酶剪去新冠病毒刺突蛋白的一部分時（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了。

　　英國布里斯托大學(xué)病毒細胞生物學(xué)研究者Yohei Yamauchi一直在研究這種突變會如何導(dǎo)致新冠病毒對人類更具傳染性，他說：“這一過程暴露了刺突蛋白中的一個新序列。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檢測中心采集的拭子樣品中追蹤病毒的演變過程　科學(xué)家已經(jīng)能夠在Covid-19檢測中心采集的拭子樣品中追蹤病毒的演變過程

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

　　盡管這種突變在新冠病毒中存在的時間并不長，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，研究人員開始發(fā)現(xiàn)它的其他突變。

　　幾乎在每個感染者身上，病毒都會發(fā)生非常微妙的變化——在基因密碼中從這里取走一個字母，在那里刪除另一個字母，或者替換成不同的字母，等等。當(dāng)病毒接管細胞的分子機制進行復(fù)制時，通常就會發(fā)生這些微小的錯誤。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)突變基本沒什么作用。但在少數(shù)情況下，某種突變的出現(xiàn)會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)，了解可能推動病毒發(fā)生某些變化的因素，以及這些因素對病毒行為的影響，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月初開始出現(xiàn)疫情時，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。短短幾個月后，歐洲開始發(fā)現(xiàn)第一批病例。研究人員發(fā)現(xiàn)，此時新冠病毒已經(jīng)發(fā)生了重大改變，對疫情的進程產(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)致從受感染細胞（特別是患者的上呼吸道細胞）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，可能是因為感染者會咳嗽并呼出更多的病毒。

新冠病毒英國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胞結(jié)合新冠病毒英國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胞結(jié)合

　　D614G突變?yōu)樾鹿诓《镜拇掏坏鞍滋峁┝艘粋€更“開放”的結(jié)構(gòu)，提高了它與人類細胞表面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了針對人類細胞的能力。

　　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。但這也是有代價的——突變可能使病毒在面對抗體時更加脆弱，即它在患過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)期血漿來對抗病毒。

　　節(jié)日病毒株

　　隨后，隨著夏季歐洲的封鎖放松，國際旅行再次回暖，新冠病毒另一個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)，隨后蔓延至整個歐洲，到9月，瑞士、愛爾蘭和英國的病例中有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。但這一突變沒有出現(xiàn)在與細胞表面結(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，因為當(dāng)時正值限制放寬的時候，人們在夏季假期里集中出行，人們之間的接觸更甚。

　　逃避抗體

　　雖然A222V突變似乎沒有導(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?。這種名為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了新冠病毒刺突蛋白與人類細胞上ACE2受體結(jié)合的能力，而且攜帶該突變的病毒株也對從康復(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)該不會導(dǎo)致患者病情加重。英國Covid-19基因組學(xué)聯(lián)盟（Cog UK）最近的一份報告補充稱：“沒有證據(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關(guān)。歐洲其他地方和美國都出現(xiàn)了這種新冠病毒突變，并且至今仍在美國繼續(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

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

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，H69/V70缺失會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)該突變對疾病嚴(yán)重程度或疫苗效力的影響。

　　英國劍橋大學(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物傳染給人類后，丹麥已有數(shù)百萬只水貂被撲殺在發(fā)現(xiàn)一種新冠病毒變異株可從動物傳染給人類后，丹麥已有數(shù)百萬只水貂被撲殺

　　對世界各地病毒測序數(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年的大部分時間里，該突變悄無聲息地傳播著，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)過調(diào)查，研究人員在由養(yǎng)殖場的水貂傳染給人類的病毒株中發(fā)現(xiàn)了這種突變。進一步的分析顯示，這些病毒已發(fā)生輕微變異，使其對動物的傳染性增強，而一些早期數(shù)據(jù)表明，它對新冠康復(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缺失突變開始變得更加常見，并與N439K突變一起出現(xiàn)在病毒樣本中。

　　英國的變異病毒株

　　H69/V70缺失突變也是快速傳播的所謂“英國變異病毒株”，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：“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的。”

　　其中之一是刺突蛋白上弗林蛋白酶裂解位點附近的突變，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，包括去年12月在尼日利亞出現(xiàn)的B11207病毒株。與英國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胞外部的ACE2受體更緊密地結(jié)合。

　　對于英國病毒株中出現(xiàn)的其他個別突變的確切影響，仍有待進一步探索，但當(dāng)它們結(jié)合在一起時，已經(jīng)足以導(dǎo)致該病毒在人與人之間更具傳染性。這可能是因為該變種的感染者產(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、說話和呼吸時，會有更多的病毒以飛沫形式排出體外。

　　科學(xué)家估計，B117病毒株自我復(fù)制的速度是最開始發(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，B117病毒株將成為新冠病毒在包括美國在內(nèi)的許多國家的主要形式。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：“一個可能的假設(shè)是，這些突變發(fā)生一個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H69/V70缺失與其他突變同時出現(xiàn)的病例，其中一例是俄羅斯莫斯科的一名老年婦女，另一例則是英國劍橋的一名男子。

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

　　英國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%，但這還有待同行評議的科學(xué)研究證實。即便如此，Ravinda Gupta并不認(rèn)為B117病毒株會給目前在世界各地推廣的疫苗帶來問題。最近的一項研究表明，輝瑞疫苗試驗參與者產(chǎn)生的抗體似乎能對這種變異病毒株起作用。他指出：“但這是一個警告信號，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)了在本國傳播的另一種新冠病毒新變種。

　　開普敦大學(xué)病毒學(xué)系主任卡洛琳·威廉姆森說：“在第一波新冠病毒疫情之后，我們觀察到南非兩個地區(qū)——東開普省和西開普省——的感染病例又迅速抬頭。”她和同事加強了對這兩個地區(qū)的病毒測序，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)，在鄰國贊比亞也有發(fā)現(xiàn)。自此以后，在其他至少20個國家的旅行者中都發(fā)現(xiàn)了這種病毒變種，一些國家也顯示出在當(dāng)?shù)貍鞑サ嫩E象。

　　最近的一項研究表明，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。有人可能會擔(dān)憂當(dāng)前的新冠疫苗對該變種的效果，但很重要的一點是，抗體僅僅是免疫系統(tǒng)對病毒反應(yīng)的一部分。其他類型的免疫，比如由T細胞提供的免疫，可能仍然是有效的，盡管這還有待試驗。

　　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。但她推測，它可能也來源于長期感染者體內(nèi)，“通常情況下，新冠病毒會造成急性感染，可以迅速清除……但在某些個體中，可能存在持續(xù)的復(fù)制，從而使病毒發(fā)生進化。”

　　在威廉姆森和她的團隊發(fā)現(xiàn)的所有突變中，N501Y突變也出現(xiàn)在英國的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胞上ACE2受體結(jié)合的強度。不過，有計算機建模研究提出，K417N突變可能抵消了N501Y突變中出現(xiàn)的結(jié)合能力增強。

　　目前沒有跡象表明南非病毒株會導(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：“傳染性強而致病性低的病毒更有可能存活。”這是因為如果病毒殺死宿主的速度太快，它就沒有時間進行更多的增殖并傳播給其他人。

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

　　巴西病毒株

　　在另一個令人擔(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，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的衛(wèi)生官員認(rèn)定為一個“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)心其可能會導(dǎo)致更大規(guī)模的再次感染。兩個月前，研究人員在感染新冠病毒的患者中又發(fā)現(xiàn)了另一個巴西變異病毒株，命名為P2。不過，盡管該病毒株攜帶E484K突變，但沒有攜帶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)的方式進化，但英國Covid-19基因組學(xué)聯(lián)盟的科學(xué)家表示，目前還沒有證據(jù)表明它會影響當(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)家開始尋找戰(zhàn)勝病毒的新方法。美國亞利桑那大學(xué)的病毒進化生物學(xué)家邁克爾·沃羅貝和他的團隊正在開發(fā)一種“早期預(yù)警”測試，試圖在新冠病毒新變種開始傳播時就將其識別出來。

“我們已經(jīng)從實驗室研究中獲得了很有價值的信息，了解到氨基酸的某些變化可能會帶來潛在的威脅，”沃羅貝說，“因此，我們可以利用這一點，希望能盡早發(fā)現(xiàn)它們。”如果這種測試方法投入應(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)新的重大突變時做好準(zhǔn)備。

（來源：新浪科技）