科学杂志发表Kai Kupferschmidt的文章称,新冠病毒迅速新生的新变种让科学家们感到忧虑。
2020年12月,当新冠病例数量在巴西马逊州的首府玛瑙斯再次开始上升时,努诺·法里亚(Nuno Faria)感到震惊。
这位伦敦帝国理工学院的病毒学家、牛津大学的副教授刚刚在《科学》杂志上与人合著了一篇论文,估计玛瑙斯四分之三的居民已经感染了新冠病毒,SARS-CoV-2,似乎已经足够形成群体免疫了。疫情应该在玛瑙斯那里已经搞定了才对。
然而,医院再次人满为患。法利亚说,这两件事同时出现很难理解。于是他开始寻找可以测序的样本,以确定病毒的变化是否可以解释病毒的复活。
1月12日,法里亚和他的同事在virological.org网站上公布了他们的初步结论。12月中旬在玛瑙斯收集的31个样本中,有13个样本是他们称之为P.1的新病毒谱系的一部分。
免疫逃逸
还需要更多的研究,但他们说,有一种可能性是,在某些人身上,P.1避开了由2020年早些时候新冠病毒引发的人类免疫反应。
自科学家对B.1.1.7提出警告以来,新冠病毒的变种就一直占据着新闻头条。B.1.1.7是一种新冠病毒SARS-CoV-2的变种,去年12月在英国首次引起了科学家的注意,因为它比以前流行的病毒更具传染性。
但现在,他们也在关注一种潜在的新威胁,就是可能会绕过人类免疫反应进行逃逸的变种。这种“免疫逃逸”,可能意味着更多的新冠患者仍然容易再次感染,而已证明有效的疫苗可能在某个时候需要更新。
在1月12日世界卫生组织的一次会议上,数百名研究人员讨论了这波新突变引发的最重要的科学问题。世卫组织还于1月14日召集了新冠病毒突发事件委员会,讨论了新变种的影响以及许多国家为遏制新变种而实施的旅行限制。
该委员会呼吁全球努力对更多SARS-CoV-2基因组进行测序和共享,以帮助跟踪突变。它还要求各国支持“全球研究工作,以更好地了解SARS-CoV-2特异性突变和变种的关键未知因素。”
更具传染性的B.1.1.7变种,已经在英国、爱尔兰和丹麦迅速传播,可能在许多其他国家也有传播。美国疾病控制与预防中心周五发布了一项建模研究,显示该毒株可能会在3月份成为美国的主要变种。
但是科学家们也在对另一个变种501Y.V2感到担忧。这是在南非检测到的变种,它携带的一些突变,包括名为E484K和K417N的突变,会改变它的表面蛋白突刺,在实验室中已经证明,它们会降低单克隆抗体对抗病毒的效果。
在本月早些时候发表的一篇预印本论文中,弗雷德-哈钦森癌症研究中心的进化生物学家杰西·布鲁姆指出,E484K还降低了来自一些捐赠者的疗养血清的效力10倍之多,尽管他很快补充说,这并不一定意味着突变会导致人们对新菌株的免疫力下降10倍。
P.1增加了人们的担忧,因为它似乎发现了类似的突变群,并且出现在一个应该已经具有高水平免疫力的地方。“任何时候你都会看到相同的突变产生,并开始多次传播,而且在世界各地的不同病毒株中,这真的是强有力的证据,证明这些突变有一些进化优势,”布鲁姆说。
和B.1.1.7一样,在马瑙斯发现的变异体已经在其他地方出现了。就在法里亚完成对巴西基因组的分析时,一份关于从巴西抵达日本的旅行者中检测到的变异体的报告发表了,结果发现是P.1。
坏朋友
目前还不清楚这些新的变异如何影响大流行的进程。例如,在玛瑙斯,P.1可能与新的感染激增毫无关系。牛津流行病学家奥利弗·皮布斯说,可能只是人们的免疫力在减弱。
在今天的新闻发布会上,世界卫生组织的迈克·瑞安警告说,人类行为的变化仍然病毒卷土重来的主要驱动力。他说,“把责任推到变种身上,说这是病毒造成的,这太容易了。不幸的是,也是我们没有做的事情造成的。”
即使这种变异基因扮演了关键角色,也可能是由于它更容易传播,比如B.1.1.7,而不是因为它可以逃避免疫反应。
“当然,这也可能是这些因素的组合,”牛津流行病学家奥利弗·皮布斯说。
同样,在最近的一项建模研究中,伦敦卫生与热带医学院的研究人员计算出南非的501Y.V2变种的传染性可能高出50%,但在逃避免疫力方面并不好,或者与以前的变种一样具有传染性,但能够逃避免疫力的情况只出现在五分之一的先前感染者中。
“现实可能介于这两个极端之间,”作者写道。
圣保罗大学的分子生物学家埃斯特·萨比诺正在开展一项研究,追踪玛瑙斯的再感染情况,这可能有助于在对P.1的上述假设之间做出抉择。她还致力于从1月份开始对玛瑙斯的更多样本进行测序,以跟踪该变种的传播。
研究变异病毒的实验室研究也在进行中。英国今天启动了一个新的科研联盟,由伦敦帝国理工学院的温迪·巴克莱领导的g2 – uk(即“基因型-表型-英国”),以研究SARS-CoV-2中出现的突变的影响。
在1月12日的世卫组织会议上讨论的一个想法,是建立一个生物样本库,通过储存病毒样本以及疫苗接受者和康复患者的血浆,来帮助研究。
新的突变之间的相互作用,可能会使梳理出它们的影响变得更加困难。例如,来自英国、南非和玛瑙斯的变种都有一种名为N501Y的突变,一些研究人员称之为Nelly。但是这种影响刺突蛋白的突变也发生在一些传播速度不快的变种中,这表明N501Y不是单独起作用的,斯克里普斯研究所的克里斯蒂安·安德森说,“Nelly可能是无辜的,可能和她的坏朋友一起玩的时候才会出问题。”
,杰西·布鲁姆认为,这些变化都不可能让病毒完全逃脱免疫反应,“但我认为,当很多人都有免疫力时,这些病毒会有一些优势。”这可能有助于解释玛瑙斯病毒的激增。
疫苗的更新
世卫组织新冠疫苗工作组主席、疫苗学家菲利普·克劳斯表示,迄今为止,病毒似乎没有对新冠疫苗产生耐药性。他补充说,“不太好的消息是,这些变异的快速进化表明,如果病毒有可能进化成一种抗疫苗的表型,这可能会比我们希望的更快发生。”
佛罗里达大学的生物统计学家娜塔莉·迪恩说,这种可能性增加了建立良好监测的紧迫性,以便及早发现这种逃逸变异。但是柏林Charite大学医院的病毒学家克里斯蒂安·德罗斯滕说,这也增加了给人们接种疫苗的紧迫性。他说,“我们现在必须尽我们所能,尽快为尽可能多的人接种疫苗,即使这意味着冒着选择某些变异的风险。”
如果出现耐疫苗的新冠SARS-CoV-2菌株,可能需要更新疫苗。克劳斯说,有几种疫苗可以很容易地进行修改,以适应最新的变化,但监管机构可能会在没有看到最新的安全性和有效性数据的情况下,拒绝批准它们。如果新的变异体与旧的毒株同时传播,那么甚至可能需要多价疫苗,这种疫苗可以有效地对抗多种毒株。
克劳斯说,需要明确指出,公众不应该认为这是迫在眉睫的,并且需要新的疫苗。但剑桥大学的研究人员古普塔说,制造商应该开始生产疫苗,以产生对刺突蛋白突变版本的免疫力,因为它们不断出现,“它告诉我们,我们应该在我们的疫苗中有这些突变,这样你就可以关闭病毒传播的一个途径。”
乔治城大学的病毒学家安吉拉·拉斯穆森说,目前,病毒传播能力的增加是最大的担忧。她说,“我很困惑,为什么这个问题不是讨论中重要的一部分。”
她说,美国的医院系统,“在许多地方都已满负荷运转,传染加快可能会使我们崩溃,使系统崩溃。然后我们就会开始看到死亡率的潜在大幅增长。”