席卷全球,D614G突变真的增加了新冠传播性?

2020年07月03日 15:51 次阅读 稿源:学术经纬 条评论

今日,全球新冠累计确诊病例已接近1100万,死亡人数也已接近52万。纵观全球新冠的爆发历程,科学家们观察到了一个有趣的现象:自2月下旬起,一种变异的新冠病毒株开始席卷全球。短短几个月里,感染上这种变异病毒的患者比例,从不到5%,发展到了如今的超过90%。可以说,当下绝大多数新冠感染者,都是这种变异病毒的受害者。

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2月下旬起,一种变异的新冠病毒株(G614 SARS-Cov-2,蓝色)开始席卷全球

2月下旬起,一种变异的新冠病毒株(G614 SARS-Cov-2,蓝色)开始席卷全球

4月30日,一篇探讨这种变异病毒的论文在预印本网站bioRxiv上线,指出一个简单的氨基酸变化,让变异病毒“更具传播性”,需要引起“紧急关注”。一周后,这篇论文引起了媒体的关注,并发酵成了社交媒体上的热点。在朋友圈里,多篇带有“警惕!”的文章也成功调动起了人们的焦虑情绪,成为爆款。

很少有人报道的是,这篇预印本论文在发布后,得到了许多科学家的批评,认为它的结论“过于夸大”,缺少足够的证据作为支持。今天,这篇论文在顶级学术期刊《细胞》正式上线。与其预印本版本相比,论文有着显著的改动,且多了很多补充性的数据。在今天的这篇文章中,学术经纬团队也将和各位读者分享论文要点,以及来自各方的点评。

神秘的D614G

新冠病毒的刺突蛋白(spike protein,S蛋白)是病毒入侵细胞的“攻城锤”,也是许多疫苗和疗法所针对的目标。因此,刺突蛋白上的突变也吸引了许多科学家的注意——这些突变可能会改变刺突蛋白的性质,让病毒更容易入侵细胞,或者让疫苗和药物对其失去效果。

(图片来源:Jason McLellan/Univ。 of Texas at Austin)

(图片来源:Jason McLellan/Univ。 of Texas at Austin)

负责本研究的科学家们开发了一种生物信息学的工具,可以监测不同地区的新冠病毒,其刺突蛋白有哪些变异,以及不同变异的流行程度有多高。研究发现,新冠病毒并没有“百花齐放”,而是“一家独大”。在各个国家和地区,一种出现“D614G”变异的病毒株占据了统治性的地位。

D614G指的是一种氨基酸的变异。在最早出现的新冠病毒刺突蛋白里,占据614号位置的是一个天冬氨酸(D)。而变异之后,这个位置变成了甘氨酸(G)。

出现D614G变异的新冠病毒株(蓝色)在全球各个大洲成为绝对主流

出现D614G变异的新冠病毒株(蓝色)在全球各个大洲成为绝对主流

追溯变异的历史,科学家们发现在3月之前,这种变异体还远没有成为全球主流,仅占全球所测序列的10%。在欧洲不断扩大自己的影响后,整个3月,这个数字猛增到了67%。在论文的数据截止点,比例已高达78%。

这种变异病毒并没有在全球同时爆发,而是遵循着欧洲-北美洲/大洋洲-亚洲的顺序。

变异带来的影响

在预印本论文中,研究人员们对这一现象背后的原因进行了大量猜测,提出了D614G变异病毒出现大流行的诸多潜在原因,譬如影响到刺突蛋白的结构,影响免疫力等等。而在《细胞》论文中,这一篇幅明显缩短。区区几行文字里的多种解释,也表明作者对背后原因的不确定。

相反,作者们对这种变异带来的临床后果做了更深入的研究和探索。他们分析了999名患者(相较预印本版本的470名,几乎翻倍)的预后,发现相较突变前,这种病毒在患者中的病毒载量要更高。在疾病的严重性上,两者倒是没有显著区别。

胞实验认为出现D614G变异的新冠病毒株(蓝色),感染培养细胞的能力更强

胞实验认为出现D614G变异的新冠病毒株(蓝色),感染培养细胞的能力更强

更重要的是,研究人员们在细胞实验里发现,带有这种突变的假病毒(没有使用真的新冠病毒来做实验,只是让实验病毒表达这种刺突蛋白)感染细胞的能力变得更强了。“(相比带有D变异的病毒颗粒,)带有G变异的病毒颗粒,感染细胞的能力要高3-6倍,”本研究的一名作者说道:“因为两种病毒颗粒的区别只是614号位置上的氨基酸变化,增加的感染能力直接和这种D614G变异挂钩。”

D614G变异真的“更具传播性”吗?

从以上的结果我们可以看到,当新冠病毒的刺突蛋白出现D614G变异后,病毒能更有效地感染在培养皿中的细胞,患者体内的病毒载量也有所增加。事实上,这种变异的病毒也的确席卷全球。这不就说明,D614G变异让新冠病毒“更具传播性”吗?

非也。今日,《细胞》杂志同时上线了一篇评论性文章,专门对这项研究的结果进行了解释与讨论。评论文章指出,带有G变异的新冠病毒在全球多个国家和地区成为了统治性的毒株,这固然是一个事实。然而,尽管该论文给出了支持D614G变异病毒更具“感染性”的证据,但这些证据依旧不足以说明变异后的病毒更具“传播性”。

因为另一个合理的解释更简单:出现D614G变异的病毒之所以席卷全球,只是一个巧合。

今年2月,全球新冠爆发的中心从亚洲移至欧洲。3月,北美又成为了新的爆发中心。包括本论文在内的许多研究证实,大部分美国的新冠病毒毒株,正是来自欧洲。而某一株病毒能不能流行起来,不但和病毒本身的传播能力有关,还和这种病毒引入的次数有关。当大部分毒株因为种种原因(比如感染者被隔离)而未能掀起波澜之际,多次引入的少数毒株就会“赢家通吃”,成为绝对的主流。

此外,评论文章的作者也指出,在变异病毒在全球逐渐产生影响之际,恰逢中国的抗疫工作取得了明显成果,导致未发生变异的病毒占比快速下降。这也能解释为何D614G变异病毒能席卷全球——它可能只是单纯没有其他对手,不代表它的传播性就更强。

研究中的局限

无论是《细胞》论文的作者,还是评论文章的作者,也都指出该研究中存在一定的局限。譬如研究使用的不是真的新冠病毒,而是假病毒,未必具有代表性。而支持感染细胞能力增强的体外细胞实验,使用的也是人类的肾脏细胞系,并非来自呼吸道的细胞。从这个角度讲,实验结果的意义并不明确。

而且,病毒感染细胞依赖的不止是区区一个刺突蛋白,而是需要许多其他病毒蛋白、宿主蛋白的参与。这些细节都没有在本研究中得到讨论。因此,我们压根无法通过一个简单的体外细胞实验,就断言说一个简单的氨基酸变异能在广泛的人群中产生重要影响。

“本研究中的体外数据加强了临床中的发现,两者表明D614G变异可能在人类细胞中以更高的水平复制。但我们无法说这种变异就让病毒更具传播性,或是导致更严重的疾病。关键在于,我们并不清楚这对新冠大流行是否有任何意义。”评论文章的一位作者说道。

总结

“感染力”并不等于“传播性”,我们并不需要对这种变异产生额外的恐慌。在疫情流行中,病毒出现变异是再正常不过的事了。“一些变异虽然会改变病毒的特性,但它不会像一个开关,突然让一种病毒产生巨大威胁。”评论文章的一位作者补充道。目前看来,这种变异对疫苗和药物的影响也并不重要。

但我们也需要注意到,无论这种变异病毒的流行是随机事件,还是自然选择,这种毒株目前正在全球流行。因此,我们也需要更多研究,来更好地了解这种病毒的特性,为尽早结束新冠疫情提供帮助。与其因为夸大的结论而不必要地产生焦虑,这或许才是我们真正应该关注的方向。

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