新冠病毒變異株:「超級變體德爾塔克戎」和奧密克戎 我們知道些什麼
新冠病毒變體奧密克戎( Omicron )及其亞型株 BA.1、BA.2 抓住全球注意力時,歐洲、美國和南美傳出發現「超級變體德爾塔克戎」 ( Deltacron)的消息,據稱它是奧密克戎和之前的主導變體德爾塔(Delta)結合而成。
世界衛生組織(WHO)3月9日宣佈,把這個新變異株命名為 AY.4/BA.1,但到目前為止沒有把它列入「需關切變異株」(VOC),即不認為它可能對公共健康產生重大影響。
目前對這種變異株的關鍵特性仍不清楚,包括傳染性、毒性和是否具有抗藥性。
關於這種混合變異株,我們已經知道些什麼?
德爾塔克戎的源頭和傳播
現在已經確認,德爾塔克戎感染確診病例最早是 2022年1月 出現在法國。
根據流行病公共數據庫GISAID搜集的信息,此後比利時、德國、荷蘭、丹麥、英國、美國和巴西等地陸續發現這種變異株感染。
但向GISAID 提交的病例極少,截止3月15日僅 47 例,其中36 例來自法國。
儘管信息有限難下定論,但德爾塔克戎病例自從1月到3月間沒有指數級快速增加,也可以被視作它並不比德爾塔和奧密克戎變異株傳染性更高的初步證據。
不同變異株怎麼結合?
Deltacron 出現正值兩種新冠病毒變體主導全球疫情之際 —— 德爾塔和奧密克戎,兩者都極易傳播,因此有可能在公共場合同時感染兩種病原體。
進入人體後,兩種變異株可以同時感染同一個細胞,使得病毒攜帶兩種遺傳特徵,比如科學家觀察到 Deltacron 有奧密克戎的刺突和德爾塔的「本體」。
由於病例極少,目前無法判斷所謂的「超級變體」是否更易傳播、重症和死亡率是否更高、對免疫力的逃逸性是否更強。
疫苗是否仍舊有效?
病毒持續變異,一代代亞型株相繼問世,目前版本的疫苗是否仍舊有效?
很少有疫苗可以完全阻止感染,而不同疫苗的效力也不同。
在預防嚴重疾病方面,有證據表明奧密克戎毒株即使發生了如此重大突變,現有疫苗仍在很大程度上發揮免疫保護作用,但具體程度仍不清楚。世界各地公布的數據顯示, 接種疫苗加強劑對奧米克戎免疫效果比接種兩針明顯提高。
倫敦帝國理工學院2021年12月公布的研究結果顯示,奧密克戎變異株在很大程度上能夠逃避過去感染或兩劑疫苗接種產生的免疫力,再次感染奧密克戎的風險是德爾塔的5.4倍。這種程度的免疫逃避意味著過去感染對奧密克戎再感染提供的保護可能只有 19%。
研究發現,與德爾塔相比,第二劑疫苗接種後兩周或更長時間、加強劑接種後兩周或更長時間(阿斯利康和輝瑞疫苗),出現奧密克戎感染症狀的風險明顯增大。
已有數據表明目前普遍接種的幾款疫苗針對其他主要變異毒株減少重症、死亡風險仍然非常有效;主要變異株包括 Delta、Alpha、Beta 和 Gamma。
牛津大學羅莎琳德富蘭克林研究所所長詹姆斯·奈史密斯教授(James Naismith)接受BBC廣播4台採訪時表示,這種變異株「幾乎肯定」會降低疫苗效果,似乎比其他變體傳播得更快,但疫苗在某種程度上仍然有效,而治療 Covid-19 的新藥可能不會受影響。
BBC健康與科技新聞記者詹姆斯·加拉格爾(James Gallagher)援引專家稱,目前用來治療新冠肺炎的抗病毒藥 Paxlovid 和 molnupiravir 都是直擊病毒內部,還沒有跡象表明它們的有效性會受到已知突變的影響。
針對奧密克戎變異株的疫苗已經開始研發。
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奧密克戎 —— 當前各種變體之母
奧密克戎變異株最初於11月11日在南非鄰國博茨瓦納首次發現,3天後,14日,南非記錄了全球首個B.1.1.529感染病例。
11月25日,南非國立傳染病研究所宣佈確認這一最新變異毒株,稱這種變異株具有高感染力和疫苗難以起作用的免疫逃避風險。
WHO 11月26日將Omicron (奧密克戎)列入「值得關切」變異毒株。據南非流行病應對和創新中心主任圖利奧·德奧利維拉(Tulio de Oliveira)教授在11月一次吹風會上介紹說,總共有 50 種突變,刺突蛋白有 30 多種突變。刺突蛋白是病毒借以侵入人體細胞大門的鑰匙,也是大部分疫苗針對的標靶。
奧密克戎被認為是迄今為止突變最多、程度最深的變異毒株,與原始新冠病毒和之前流行的主要變異株差別非常大。
在受體結合域,即病毒與人體細胞首次接觸的部分,發現 10 個突變。作為對照,目前席捲世界的 Delta 變異株只有2個突變。
奧密克戎可引起感冒級別的症狀,如喉嚨痛、流鼻涕和頭痛,但這並不意味著它對每個人都是溫和的,有些人仍然會患重病。
病毒一生中會不斷複製自己,期間經常會發生突變,由此產生變異毒株;複製越多,感染人數越多,發生突變的機率和出現變異的數量越大。
一般認為病毒變異過程中會變得更溫和,通常年輕人感染新冠後症狀較溫和,但並不是那麼絶對。
世衛組織專家邁克·萊恩(Mike Ryan)表示,初步數據表明奧密克戎感染引發的症狀並不比德爾塔和其他變異株的更嚴重,嚴重程度應該是向「逐漸減弱的方向」發展。
不過,奧密克戎具有部分免疫逃逸能力,這意味著,與德爾塔病毒時相比,可能會有更多老年人被感染。
南非資深醫療專家曾指出,兩劑疫苗接種和曾經感染新冠產生的免疫保護對奧密克戎變異株的效果較差,但至少目前來看仍可以提供避免重症的保護。接種加強劑對奧密克戎的免疫效力如何,仍需跟蹤觀查,積累數據。
另一個需要注意的因素是南非住院患者大部分年齡在40歲以下,患重症風險較低。南非60歲以上人口接種疫苗的比例高於全國平均,重症住院比例也可能因此較低。這個因素對人口老齡化程度較高的國家更需重視。南非人口平均年齡27.6 歲,而英國為 40.4 歲。
病毒如何變異?
每一次新冠病毒感染人體,都是SARS-CoV-2病毒不斷複製自己的結果,每次複製就要複製自己的基因組,在複製的過程中可能會出現微小的錯誤,因此新的基因組可能和之前的稍有不同。
簡單說,這些小錯誤就是突變,又稱異變,由此產生病毒的變異毒株;突變會持續不斷發生,變異毒株也就越來越多。
大部分突變對病毒的行為沒有影響,但偶然情況下,突變也會造成病毒的行為產生變化。
目前發現的主要有兩種突變,都出現在新冠病毒的突刺蛋白上;突刺蛋白是病毒用來解鎖進入人體細胞的重要組成部分。
N501變異毒株改變了新冠病毒突刺最重要的「結合受體」,這是病毒突刺首先接觸人體細胞的地方,任何讓病毒更容易進入細胞內的變異就會讓它更具優勢。
另一種突變是H69/V70缺失。劍橋大學 Ravi Gupta 教授的研究表明,這種突變在實驗室實驗中使傳染性提高了兩倍,同時使倖存者血液中的抗體攻擊病毒的效率減弱。
變異株行為有什麼不同?
病毒在適應過程中有多種技巧來讓自己更容易傳播。例如:
更有效地侵入人體細胞;
更深地潛入人體細胞內的預警機制;
在空中存活更長時間;
增加患者呼吸、咳嗽釋放的病毒含量;
病毒變異會涉及演化意義上的進退取捨 —— 一方面的進步可能是以另一方面的退步為代價。比如,病毒在與疫苗抗衡的過程中可能會犧牲部分傳播能力。
病毒變異將演變到什麼程度,目前很難預測,因為不光是變異毒株的數量,還涉及傳染性、危害力、免疫的有效時間長短等各種因素。
遏制新冠病毒變異毒株層出不窮的最有效辦法,就是減少全球新冠病毒感染病例,因為每次新的感染就是病毒發生變異改變行為的機會。
還有哪些主要變異株?
根據世衛組織定義,「需關注」變異毒株( VOI )有以下特徵:出現在多個國家/地區,突變對病毒的傳染性和嚴重程度有已經確證或疑似的顯著影響。
“需關切”變異毒株 ( VOC )—— 病毒傳染性增大、出現流行病學意義上的有害變化、毒性增加、疾病症狀或體現發生變化、有證據顯示測試、治療和預防措施(如疫苗接種)的有效性下降。
除了南非最新發現的變異毒株,目前已知四種變異毒株最令人關注:
Delta 變異毒株 (B.1.617.2),最早在印度發現,
Alpha 變異毒株( B.1.1.7),最早在英國肯特郡發現,已傳播到 50 多個國家/地區,有可能還在變異
Beta 變異毒株(B.1.351),最早在南非發現,已擴散到至少 20 個其他國家/地區
Gamma 變異毒株 (P.1),最早在巴西發現,已擴散到其他 10 多個國家/地區
Alpha、Gamma 和 Beta 變異毒株都有一種被稱為 N501Y 的突變,而這種突變似乎能強化病毒對細胞的感染力,也使病毒更容易傳播。
Beta 和 Gamma 變異毒株還有一個關鍵的突變,稱為 E484K,可能使病毒得以避開免疫系統的阻擊。Delta 變異毒株可能更容易傳播。
它們被世界衛生組織(WHO)列入需要重視的「值得關切」變異體清單,因為對公共衛生構成更大威脅,比如病毒傳染性更強,從而導致病症更嚴重,或者對疫苗的抵抗力更強。
另外一些重要變異毒株被列為「值得關注」,因為發現它們在多個國家傳播,或者引發了疾病簇群。
「超級變體 德爾塔克戎」 的真偽之爭
在 WHO 確認最早出現在法國的新變異株是一種混和變體,AY2/BA.1,之前,塞浦路斯曾提交過類似病例的基因數據,但消息傳出後引發爭議,質疑方認為作為新變異株的 Deltacron 其實並不存在;研究表明,所謂超級變體的基因序列很可能是污染造成的。
Deltacron 這個詞最初也源自塞浦路斯。2022年1月7日,尼科西亞的塞浦路斯大學病毒學家列昂迪歐斯·科斯特利吉斯(Leondios Kostrikis)公開宣佈,他的團隊發現並確定了兼具德爾塔(Delta)和奧密克戎(Omicron)兩種元素的基因組。
他們當天晚上將25個基因序列上傳到流行病公共數據庫GISAID,後來又上傳了27個序列,由此見諸媒體,成為國際新聞。
但許多科學家很快在社交媒體和傳統媒體上公開表示,這些毒株基因序列並不足以構成新變異體,也不是毒株之間重組的結果。他們認為,很有可能是實驗室污染造成的。
庫帕利博士(Krutika Kuppalli)是美國南卡羅萊納醫科大學世界衛生組織(WHO)新冠專家團隊成員。她的推特說,德爾塔+奧密克戎不構成超級新變異株。
自 2020 年 1 月以來,已經有七百多萬條 SARS-CoV-2 基因組上傳到 GISAID 數據庫。
Okay people let’s make this a teachable moment, there is no such thing as #Deltacron (Just like there is no such thing as #Flurona) #Omicron and #Delta did NOT form a super variant
This is likely sequencing artifact (lab contamination of Omicron fragments in a Delta specimen) https://t.co/DDvM24bt9g
— Krutika Kuppalli, MD FIDSA (@KrutikaKuppalli) January 9, 2022
問題可能出在哪裏?
被成為Deltacron的基因序列上傳72小時後,科斯特利吉斯將它們移出數據庫公開檢索區域,以待進一步核證。
他解釋說,自己最初的假設被曲解了,他並沒有說過這些新序列就代表德爾塔和奧密克戎,是一些媒體措辭含糊,令人誤以為是德爾塔-奧密克戎重組病毒株序列。
在一封給《自然》雜誌的電子郵件中,科斯特利吉斯寫道,「Deltacron」序列2021年12月從塞浦路斯的新冠病毒樣本中產生,進一步察看時注意到刺突蛋白基因中有一個類似奧密克戎的遺傳特徵,這個遺傳特徵有助於病毒進入細胞。
基於這個發現,最初的假設是「一些 Delta 病毒顆粒在刺突基因(S基因)中獨立突變,類似於奧密克戎中常見的突變」。
這個假設見諸媒體後被廣泛質疑,許多從事基因測序和 COVID-19 研究的科學家認為有另一種可能性:實驗室錯誤。
對任何基因組進行測序都依賴於引物(引子),就是一小段單鏈核糖核酸(RNA)或脫氧核糖核酸(DNA);這個引子與目標序列結合,成為測序的起點。
因為Delta 的刺突基因中發生了突變,降低了部分引物與其結合的能力,使得基因組這個區域的測序變得很困難。
如果是因為污染導致奧密克戎顆粒混入樣本,它可能會使測序的刺突基因看起來與奧密克戎中的相似。
還有一種可能性是措辭不當——即使新的序列不是因污染導致,塞浦路斯實驗室發現的突變在其他變體中也有發現,並非奧密克戎獨有。
GISAID數據庫中的基因序列中有不少也攜帶其他序列元素,只不過沒有引起廣泛注意。