如何看待新冠病毒变种及其对疫苗的影响？

科学家正在追踪不同的新型冠状病毒变种，研究它们是如何在人群中传播的。

新浪科技讯 北京时间3月2日消息，据国外媒体报道，病毒一直在进化，这是它们的内在属性之一。新型冠状病毒（SARS-CoV-2）是导致2019冠状病毒病（COVID-19）大流行的罪魁祸首，其进化尤其令人关注。当一个群体缺乏免疫力且大规模感染时，病毒的突变就可能会频繁出现，因为病毒在短时间内会进行大量的复制。随着免疫个体的增加，那些仍然可以在部分免疫群体中传播的病毒将比原始病毒更有优势。我们在现实中也一直看到这样的情况，新的变种（具有若干突变，使其与原始病毒不同）和病毒株（被证实与原始病毒表现不同的变种）不断出现。

需要说明的是，变异是病毒繁殖时发生的随机错误。以新型冠状病毒为例，其RNA基因组基于腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和尿嘧啶，有时会发生错误。可能是一个腺嘌呤与一个尿嘧啶发生交换（替换突变也可能发生在其他任何碱基对上），或者一个或多个碱基被插入或删除。如果某个突变能够改变由这部分RNA序列所编码的蛋白质，就被称为“非同义突变”，不导致氨基酸改变的突变被称为“同义突变”或“沉默突变”。

幸运的是，冠状病毒的突变率通常相对较慢，这是因为病毒的校对能力可以对复制时的错误进行纠正。通常，新型冠状病毒在其基因组的3万个碱基对中，每月只会积累两个突变；这相当于流感病毒突变发生率的一半，HIV的四分之一。然而，鉴于迄今已有1亿多人感染新冠病毒，其非同义突变已不可避免。更大的问题是确定哪些突变实际上为病毒提供了足够的优势，促进了其在人群中的传播。

幸运的是，对于几个最紧迫的问题，科学家已经获得了一些重要的信息。

不同的SARS-CoV-2病毒株何时开始出现？

科学家了解到的第一个突变是D614G突变，首次报道是在2020年3月。当某个突变导致蛋白质序列发生变化时，它的名称会指出原始氨基酸、突变位置和新氨基酸的信息。该突变使病毒刺突蛋白中第614个氨基酸天门冬氨酸（简称D）变为甘氨酸（G）。由于刺突蛋白能使病毒与宿主细胞结合，因此这一改变是很显著的；这样的突变可能会帮助病毒更有效地与宿主受体（ACE2）结合。

不过，目前尚不清楚D614G突变是否也是如此。在一篇描述这种突变的论文中，作者提出，携带这种突变的变种正在快速传播，综合病毒行为的体外分析和与感染者有关的临床数据，表明D614G突变可能为这些变种提供了一种选择优势，这种突变也由此不断传播。但也有人并不这么认为，他们提出了D614G突变占主导地位的另一种原因：疫情地理中心的转变，从中国到欧洲（尤其是 意大利），再到 美国。在发现该病毒最初版本的中国，第614个氨基酸是天冬氨酸（D）的情况最为普遍；在欧洲，随后在美国，新冠病毒刺突蛋白的这一位置则主要为甘氨酸。随着更多具有D614G突变的输出病例被发现，研究者认为，这个变种可能仅仅由于运气或“创始者效应”而成为主要的病毒株——即该病毒株占主导地位仅仅是因为它是传播到该地区的第一个病毒株——而不是因为某种选择优势。这一问题还有待科学家进一步研究。

自2020年9月以来，在全球范围内发现了许多其他新冠病毒突变。目前在人群中流行的一些变种似乎比原先的变种更具有进化优势，能更好地进行传播或致命性更高，甚至二者兼而有之。既然病毒的传播已经非常广泛，当我们看到新的变种在一些人群中占据主导地位时，更有可能是因为选择——适应性提高了——而不是创始者效应。许多变种都表现出趋同进化的迹象，这一事实支持了一个观点：病毒独立地发生了相同的突变，使它们更具传染性，并在进化上比先前存在的病毒株更具优势。

有哪些值得注意的病毒株？

最广为人知的可能就是B.1.1.7变种，它于2020年9月首次在 英国被发现。这一名称来自于一个名为“PANGO遗传谱系”（Pango lineages）的系统，其中A和B代表早期的谱系，字母后面的数字代表这些谱系的分支。B.1.1.7包含23个突变，使其有别于其野生型祖先。一项研究表明，这种变异病毒的传染性要高出35%至45%，而且可能通过国际旅行至少8次传入美国。尽管传染性——而非致命性——提高似乎是这一变种的主要特征，但有研究报告称，B.1.1.7变种也可能与死亡风险的增加有关。

与此同时，在2020年12月，另一种名为B.1.351的变种首次在 南非被发现，不久之后，在 巴西玛瑙斯的第二次感染 高峰期间，又发现了一种名为P.1的变种（玛瑙斯在4月份已经经历过严重疫情，官员们甚至认为已经达到了群体免疫）。这两个变种似乎都更容易感染人类。

由于它们都比已有的谱系更具传播优势，未来将很可能会看到这些变种继续传播。最近的研究预测，到今年3月中旬，B.1.1.7变种可能会成为主要谱系，占美国确诊病例的一半以上。

这些变种与原始病毒有何不同？

与D614G突变一样，许多突变都涉及到刺突蛋白的变化。B.1.1.7变种中的一个关键突变被称为N501Y，会将名为天冬酰胺（N）的氨基酸残基改变为名为酪氨酸（Y）的氨基酸残基，位于刺突蛋白的第501位。为什么这种改变使病毒更具传染性？科学家尚不清楚；也许这使病毒能更好地与宿主细胞结合，在呼吸系统中增加病毒数量，或者提高病毒的复制能力，抑或是其他原因。世界各地的实验室都在试图通过实验来解决这一问题。

B.1.351变种和P.1变种都具有N501Y突变和另一种名为E484K的突变，后者会将刺突蛋白第484位的谷氨酸（E）改变为赖氨酸（K）。这种突变尤其令人担忧，因为这似乎会使病毒更容易逃脱抗体介导的免疫，换言之，人体内的抗体更难与刺突蛋白结合，从而更难以阻止病毒进入细胞。

除了这些特定的变化，B.1.351和P.1谱系还各有大约20个其他的特殊突变。如果这两个变种确实比原始病毒更容易逃脱免疫，或许就能可以解释玛瑙斯发生第二次严重疫情的部分原因。另一方面，这也意味着之前被感染的人会面临被这些变异病毒再次感染的风险。事实上，巴西的一些病例报告已经记录了含有E484K突变的变种的再感染。

疫苗对这些变种仍然有效吗？

是的，但可能没那么有效。

在最近的两份文献中，莫德纳（Moderna）和辉瑞-BioNTech疫苗的开发人员研究了疫苗接种者的抗体是否会在细胞培养基中中和（防止复制）含有SARS-CoV-2刺突蛋白突变形式的病毒。抗体对携带B.1.1.7突变的病毒有很好的中和作用，但当引入B.1.351突变时，中和作用降低了。然而，两家公司都期望疫苗对这一变体也能很好地发挥作用；较低水平的保护性抗体仍然被认为足以防止感染。诺瓦瓦克斯（Novavax）和强生（Johnson & Johnson）公司的疫苗尚未在美国上市，但在试验中对B.1.351和P.1变种的效果似乎也较差。

在不久的将来，医药巨头可能需要为新的变种量身定制疫苗，其中一些疫苗已经在开发中。

这些新版本的病毒来自哪里？

目前还无法确定。对于英国的B.1.1.7病毒株，似乎没有任何明确的“中间”病毒变种，证明该毒株是从先前的优势病毒株进化而来，并且随着时间的推移逐渐积累突变。

相反，研究人员开始认为，其中可能发生了一个巨大的进化飞跃，并且很可能发生在一个已知的遭受持续感染的患者身上。2020年12月的一份病例报告描述了一名免疫功能严重低下的男性新冠病毒感染者。随着时间的推移，科学家发现他所携带的病毒种群经历了“加速病毒进化”，可能是由于他的免疫系统无法控制病毒。当检查这些病毒的特异性突变时，医生发现了N501Y突变和E484K突变，这二者也出现在当时流行的B.1.351和P.1变种中，尽管这名男子本身并没有感染这两个变种。

现在我们可以想象一下，在全球范围内，这样的过程正一次又一次地发生。一个变种只需要在合适的感染者和合适的环境中复制，它就可以在人群中迅速传播。

美国能否及时发现和阻止这些变种？

截至2021年2月7日，美国在病毒株分离和测序方面排名世界第36位，仅对0.36%的确诊病例进行了基因组分析。相比之下，英国已测序的病例约占其总病例的10%，丹麦为50%。新上任的 拜登政府大幅提高了测序目标，并拨出额外资金用于病毒测序。

就阻止病毒变种而言，除了一直在做的防疫措施，包括戴口罩、保持社交距离、勤洗手等，如今还可以加上接种疫苗。疫苗的作用至关重要，即使变种在一定程度上会降低疫苗的效力，至少B.1.351和P.1变种看起来是这样，但效力降低仍然比没有效力好；预防效力较低的疫苗仍然可以有效地预防重症。另一个关键是停止“火上浇油”。通过基本的公共卫生干预措施和接种疫苗，可以减少变种易感的宿主数量，并阻止这些变种的复制。（任天）