《细胞》最新研究证实:新冠病毒的D614G突变会增加传染性!福奇再敲警钟

07/04 11:39
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  据约翰 · 霍普金斯大学疫情实时监测系统显示,截至美东时间 7 月 2 日下午 5 时 59 分,美国已有新冠病毒感染病例 2731939 例,该系统与 24 小时前的数据相比,显示出美国单天新增感染病例达 54771 例,连续数天不断刷新每日新增纪录。

  美国首席传染病专家、白宫卫生顾问安东尼 · 福奇(Anthony Fauci)日前刚刚提醒,如不迅速采取全面有效的措施,单日新增病例极有可能高达 10 万人。而比疫情失控更可怕的是,病毒可能已经发生变异,福奇在 7 月 2 日再次敲响警钟,冠状病毒的突变方式可能有助于病原体更容易扩散。

  福奇说,目前正在进行研究以确认可能的突变及其具体影响,并表示“对此还存在一些争议。” 因为病毒随着不断传播会自然变异,科学家此前的一些研究已经观察到了冠状病毒的微小突变,但并未发现这种突变是否会大幅影响病毒的传播或引起疾病的能力。

  他补充说,研究人员仍处于尝试确认这一突变情况,但已有研究数据显示,有一种突变能使病毒复制得更好,而且病毒载量可能更高。

  

  图|安东尼 · 福奇(来源:Agencies)

  美国洛斯阿拉莫斯国家实验室于 7 月 2 日在《细胞》杂志在线发表一篇论文,其中提到了福奇所说的病毒突变可能性。

  在此之前,来自拉荷亚研究所和杜克大学的两个试验认为,在实验室环境内,D614G 变异会增加病毒的传染性。但这一结论还不足以说明在现实生活当中,D614G 突变的病毒同样导致更高的传播性。

  D614G 变异就是新冠病毒第 614 位氨基酸由天冬氨酸(D)变成了甘氨酸(G)。

  《细胞》发表的这项最新研究认为,SARS-CoV-2 冠状病毒的基因组发生了变异,变异后的病毒被证明更具有传染性。

  病毒变异同样聚焦在 D614G 突变上,D614G 变异增加了新冠病毒的传染性。该研究作者、洛斯阿拉莫斯国家实验室的理论生物学家贝特 · 科伯(Bette Korber) 表示,他们在 4 月初就开始注意到了 D614G 变体,一个罕见的现象是,在全球的很多地方,即使当地本来有多种分支的病毒在传播,但当 D614G 变异进入该地区后,它就变成了最流行的一种。

  

  图|D614G 毒株表面的刺突蛋白比原始毒株多 4 到 5 倍,突变后感染力增强(来源:Cell)

  贝特 · 科伯的论文从另一个角度出发, 他们收集了实验室的数据、对感染者的测试以及 D614G 在不同城市、国家的流行进行广泛统计,最终认为, G614 变体可能在适应性上最具优势。该论文指出,未来还需要更多活体试验,以确认病毒变异的全部影响。

  在一次采访中,科伯说,三个方向的证据都支持了这种观点:这种病毒很可能是一种比其他变种更具传染性的病毒。她表示,目前这种病毒已经在世界上占据了主导地位,而这种情况的发生仅花了不到一个月的时间。因此这是人们现在要重点关注的病毒。

  追踪病毒在全球范围内进化的基础在于,各地研究人员通过 GISAID 病毒序列数据库快速提供病毒序列数据。目前数据库已经集合了数以万计的病毒序列,该数据库让研究人员得以识别出 D614G 变异的出现。

  此外,目前证据表明病毒的总体变异率较低,远低于流感病毒和 HIV 病毒。D614G 基因突变看起来是 4 个连锁突变的结果,目前认为这种突变就发生了一次,后来这一组变异的结果就一致地在世界各地传播。

  

  

  图|变异毒株的全球分布情况(来源:Cell)

  更早的时候,在 6 月中旬,美国斯克里普斯研究所的多位研究人员发现,随着时间的流逝,SARS-CoV-2 病毒分离株在病毒刺突蛋白中编码 D614G 发生突变,这表明这种变化增强了病毒传播。

  研究人员比较了 S 蛋白与天冬氨酸(S D614)和甘氨酸(S G614)在残基 614 处的功能特性,使用基于伪病毒的分析, 结果观察到 S G614 逆转录病毒感染人体 ACE2 受体细胞的效率明显高于 S D614,且更为稳定,这种更强的感染力与更少的 S1 脱落和更大的 S 蛋白掺入假病毒颗粒有关。

  

  图|D614G 突变与传染性增强有关(来源:Scripps Research)

  为了确定 D614G 突变是否以可能影响传播或复制的方式改变 S 蛋白的特性,研究人员实验评估了其在病毒进入中的作用,结果发现到 PV G614 感染人体特定细胞的效率比 PV D614 高出约 9 倍。

  该研究提示,在大流行的早期阶段,我们检测序列变化的能力可能比我们检测致病机制的微小差异的能力强,现在观察到的 D614 和 G614 之间的显著表型差异表明,有必要进一步研究 D614G 突变对疫情进程的影响。

  

  图|从 2020 年 1 月到 2020 年 5 月,含 D614G 的 SARS-CoV-2 基因组的流行率,包含 3866 个基因组样本(来源:biorxiv)

  而来自美国纽约基因组研究中心的一项研究也显示,如今新冠病毒在刺突蛋白 D614G 中带有点突变,并且在流行率上已迅速超过了其他分离株,包括来自中国武汉的 SARS-CoV-2 分离株,已成为目前最主流的一个进化枝,SARS-CoV-2 病毒 D614G 突变已迅速传播,并与不同国家的感染者激增和死亡人数增加密切相关。

  世界卫生组织及其全球研究团队也一直在关注从世界各地采集的样本中收集的 60000 多种不同的冠状病毒基因序列,所有病毒在其整个生命周期中都会发生一定的进化或变异。

  

  图|世界卫生组织(WHO)紧急情况计划执行主任迈克 · 瑞安(来源:Reuters)

  6 月初,世卫组织紧急情况计划执行主任迈克 · 瑞安(Mike Ryan)在联合国机构日内瓦总部的一场新闻发布会上说:“所有病毒都会进化,关键是看它朝什么方向发展。”他还表示:“到目前为止,据我所知,我们还没有在病毒序列中看到任何特定的信号来确定病毒的性质正在发生突变,以及进而造成的传播动力学或者其杀伤力变化。”

  但迈克 · 瑞安认为,像冠状病毒这样的 RNA 病毒比其他一些病毒变异得更快,因为与人类 DNA 不同,RNA 病毒没有“自然的错误检查”,这意味着病毒的代码无法自我纠正。他说,这给了 RNA 病毒一些优点和缺点。

  “缺点是它们也会犯很多错误,许多病毒无法持续繁殖或存活,”瑞安称,“突变会导致病毒传播更有效,或更具毒性,但也有可能变得更低效。”他表示,病毒也有可能进化为与人类长期共存的情况,这意味着病毒变得不那么严重,这样宿主才能存活下来,让病毒传播得更广。

  但不论是为了当下疫情管控,还是为了抵抗病毒与人类长期共存,与病毒突变紧密相关的另外一个重要问题是新冠疫苗。世卫组织首席科学家苏米娅 · 斯瓦米纳坦(Soumya Swaminathan)博士表示,预计该病毒会发生“自然突变”,值得警惕的是新冠病毒的某些部分非常关键,例如刺突蛋白,如果这些区域发生重大突变,则实际上可能会影响疫苗的开发。

  近期,北京 “新发地” 聚集病例引发的疫情复发苗头再次让国内民众感到担忧。中国疾控中心在 6 月 18 日已经正式发布北京新发地新冠疫情及病毒基因组序列数据。主要包括北京市确诊病例基因组序列数据 (NMDC60013902-01、NMDC60013903-02) 以及环境样本基因组序列数据(NMDC60013903-03),这 3 个样本均采集于 2020 年 6 月 11 日,为近期北京疫情复发的病毒样本。据《财新》报道,研究人员比对此前数据发现,这 3 组病毒样本序列均存在 D614G 突变情况。

  -End-

  https://www.cnbc.com/2020/07/02/the-coronavirus-may-have-mutated-to-become-more-infectious-dr-anthony-fauci-says.html

  https://www.scripps.edu/news-and-events/press-room/2020/20200611-choe-farzan-sars-cov-2-spike-protein.html

  https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30820-5

  https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.06.20.161323v1.full

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