Nature:肆虐全球的“奥密克戎”到底怎么来的?( 二 )


来源:Nextstrain
与之前发现的变体相比 , Omicron对ACE2的控制力更强 , 可以更好地避开由接种过疫苗或感染过早期变种的人产生的病毒阻断「中和」抗体 。
而且 , 刺突蛋白的其他变化似乎改变了Omicron进入细胞的方式:它似乎不太擅长直接与细胞膜融合 , 而是倾向于在被内体吞没后进入细胞 。
Omicron的另一个奇怪特征是 , 从基因组的角度来看 , 它由三个不同的亚谱系(称为BA.1、BA.2和BA.3)组成 , 它们似乎都是在同一时间出现的 。 这意味着Omicron有时间在科学家注意到之前进行多样化的突变 。
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德尔塔毒株与奥密克戎毒株刺突蛋白突变对比图
尽管研究人员已向GISAID基因组数据库提交了近750万个SARS-CoV-2序列 , 但尚未对来自全球COVID-19患者的数亿个病毒基因组进行测序 。
目前 , 南非对其已知COVID-19病例的不到1%进行了测序 , 而从坦桑尼亚到津巴布韦和莫桑比克的许多邻近国家向GISAID提交的序列不到1,000个 。
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不同地区报告的COVID-19病例百分比进行测序的基因组百分比
资料来源:GISAID
马丁说 , 研究人员需要对这些国家的SARS-CoV-2基因组进行测序 , 以更好地了解未观察到的进化的可能性 。 他说 , 有可能Omicron的三个亚谱系分别从测序能力有限的地区抵达南非 。
宾夕法尼亚州费城坦普尔大学的计算进化生物学家谢尔盖庞德说:“这不是19世纪 , 在那里你需要六个月的时间乘帆船从一个点到另一个点 。 ”
假说二:人类的慢性感染
第二种理论是人类的慢性感染 , 充当了奥密克戎的「孵化器」 。
在慢性感染的患者体内人 , 病毒可以繁殖数周或数月 , 并会出现不同类型的突变 , 来躲避人体的免疫系统 。 Pond说 , 慢性感染使病毒有机会与免疫系统玩猫捉老鼠的游戏 , 他认为这是Omicron出现的一个合理假设 。
在免疫系统受损的人群中已经观察到此类慢性感染 。 例如 , 2020年12月的一份病例报告描述了一名45岁的男性的持续感染 。 在宿主体内近五个月的时间里 , SARS-CoV-2在其刺突蛋白中累计出现了近十二个氨基酸的变化 。
一些研究人员认为 , 正是这种在宿主体内的长期存在 , 给了病毒更合适的进化条件 , 可能是Omicron的重要催生因素之一 。
「病毒必须改变才能继续存在 , 」瑞典卡罗林斯卡研究所的跨学科病毒学家BenMurrell说 。 Omicron的许多突变集中的受体结合域 , 很容易成为抗体的目标 , 在长期感染中 , 必须要改变自身才能存活 。
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Omicron流行期间 , 身穿防护服的卫生工作者站在香港被封锁的建筑物外
来源:LouiseDelmotte/AFP/Getty
但迄今为止研究的慢性感染个体的病毒中 , 没有一个具有在Omicron中观察到的突变规模 。 拉斯穆森说 , 要实现这一点 , 就需要长时间的高病毒复制率 , 这可能会使患者非常不适 。
使情况更加复杂的是 , Omicron的特性可能源于突变的组合 。 例如 , 根据细胞研究 , 在Omicron中发现的两个突变——N501Y和Q498R——将一个变体与ACE2蛋白结合的能力提高了近20倍 。
Martin等人的初步研究表明 , Omicron中的十几个罕见突变形成了三个独立的集群 , 可以协同工作 , 以弥补彼此的负面影响 。
如果是这种情况 , 则意味着病毒必须在人体内充分复制 , 才能探索突变组合的影响——这比逐个采样可能的突变空间需要更长的时间 。