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《Science：新研究揭示大多数SARS-CoV-2变体很少通过二次传播持续存在》

  • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者： hujm
  • 发布时间：2021-03-21

  • 在一项新的研究中，来自英国多家研究机构的研究人员发现大多数SARS-CoV-2变体很少通过二次传播持续存在。相关研究结果近期发表在Science期刊上，论文标题为“SARS-CoV-2 within-host diversity and transmission”。在这篇论文中，他们描述了对2020年年3月至6月间近1400名患者的鼻腔拭子进行了RNA测序，以及由此获得的发现。

    随着全球COVID-19大流行的发展，人们的注意力已转向感染COVID-19患者的SARS-CoV-2的病毒变体。越来越多的担心是，一些新的变体将被证明不受接种后用来抗击原始SARS-CoV-2病毒的疫苗的影响，从而掀起新的大流行。

    这项新的研究是在去年年底进行的，当时大多数新变体还没有进入新闻头条。这些研究人员试图更好地了解这些SARS-CoV-2变体所带来的危险。更具体地说，他们想知道更多关于它们出现的频率和它们如何容易传播。

    这项研究涉及到获得1313份鼻拭子，这些鼻拭子是2020年3月至6月期间从英国的感染者那里收集的--其中的大部分人都表现出COVID-19的症状。然后对每份样本进行RNA测序，以鉴定变体。

    这些研究人员发现，大多数受感染的人仅携带一种或两种变体，其中大多数的变体无法在传染给他人时存活下来。他们确实发现，少数感染者体内的变体能够在传播给他人时存活下来，不过他们发现这些变体在家庭之间传播的情况非常少。

    这些研究人员认为，他们的发现表明，至少在早期感染期间，能够在抗体的攻击下存活下来的变体是相当罕见的。尽管如此，他们确实找到了变体的证据，此类突变使它们有更好的机会在免疫反应中存活下来。他们指出，随着疫苗的使用变得更加广泛，此类突变将更有可能传播。他们建议，必须加强监测，以快速识别可能不会被现有疫苗削弱的变体。

  • 原文来源：https://science.sciencemag.org/content/early/2021/03/10/science.abg0821;https://news.bioon.com/article/6785428.html
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  • 《Science：揭示SARS-CoV-2变体正在进化出逃避抗体和疫苗的新方法》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2021-12-13
    • 在一项新的研究中，由美国哈佛医学院的研究人员领导的一个研究团队在预测SARS-CoV-2冠状病毒的未来进化策略的过程中鉴定出几种潜在的突变，这些突变将使这种病毒逃避免疫防御，包括通过感染或接种疫苗获得的自然免疫以及基于抗体的治疗。这些结果将有助于人们衡量SARS-CoV-2在继续适应其人类宿主的过程中可能如何进化，并以此帮助公共卫生官员和科学家为未来可能的突变做好准备。相关研究结果于2021年12月2日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Structural basis for continued antibody evasion by the SARS-CoV-2 receptor binding domain”。 事实上，在这项新的研究即将发表时，一种令人担忧的新变体---omicron---出现了，随后这些作者发现它包含了这篇新发表的论文中预测的几种可逃避抗体的突变。截至2021年12月1日，在非洲、亚洲、澳大利亚、欧洲和南北美洲的25个国家已经发现了omicron，这个名单每天都在增加。 这些作者提醒说，这些研究结果并不直接适用于omicron，因为这种特定的变体如何表现将取决于其自身的一组独特的突变---病毒刺突蛋白中至少有30种突变---之间的相互作用，以及它如何与世界各地人群中流通的其他活性毒株竞争。他们说，尽管如此，这项研究提供了有关omicron的值得关注的特定领域的重要线索，并且也为发现可能出现在未来变体中的其他突变奠定基础。 论文通讯作者、哈佛医学院Blavatnik研究所微生物学助理教授Jonathan Abraham说，“我们的发现表明，建议对omicron采取非常谨慎的态度，因为这些突变被证明相当有能力逃避用于治疗新感染患者的单克隆抗体和因mRNA疫苗接种而产生的抗体。”这些作者没有研究这种病毒对接种非mRNA疫苗而产生的抗体的抵抗能力。 Abraham指出，SARS-CoV-2在人类身上继续复制的时间越长，它就越有可能继续进化出新的突变，从而在现有的自然免疫力、疫苗和治疗方法面前进化出新的传播方式。 Abraham说，这意味着阻止这种病毒传播的公共卫生努力，包括尽快在全球范围内进行大规模疫苗接种，对于预防疾病和减少这种病毒进化的机会都是至关重要的。 这些作者说，这些发现还强调了对SARS-CoV-2以及其他病原体未来潜在进化进行持续研究的重要性。论文共同第一作者Katherine Nabel说，“为了摆脱这种大流行病，我们需要领先于这种病毒，而不是追赶。我们的方法是独特的，因为我们不是孤立地研究单个躲避抗体的突变，而是将每个突变作为同时包含许多突变的复合变体的一部分来研究---我们认为这可能是这种病毒的走向。不幸的是，这似乎是omicron的情况。” 许多之前的研究已探究了SARS-CoV-2的新优势毒株中进化出的机制，这些机制使得这种病毒能够抵抗旨在让易被感染的人免受感染和严重疾病的抗体的保护能力。 在2021年夏天，Abraham没有等着看下一个新变体会带来什么，而是着手确定未来可能出现的突变会如何影响这种病毒感染细胞和逃避免疫防御的能力，并与来自哈佛医学院、布莱根妇女医院、麻省总医院、哈佛皮尔格林医疗保健研究所、哈佛大学陈曾熙公共卫生学院、波士顿大学医学院和美国国家新发传染病实验室以及AbbVie生物研究中心的同事们进行合作。 为了估计SARS-CoV-2下一步如何可能自我转化，这些作者根据这种病毒的化学和物理结构的线索，寻找在免疫力低下的人和全球病毒序列数据库中发现的罕见突变。在使用非传染性病毒样颗粒的实验室研究中，他们发现了多种复合突变（complex mutation）的组合，这些突变将使这种病毒感染人体细胞，同时减少中和抗体的保护能力。 这些作者将注意力集中在SARS-CoV-2刺突蛋白的受体结合结构域（RBD），这种病毒利用这种结构域来结合人类细胞。刺突蛋白允许这种病毒进入人体细胞，在那里启动自我复制并最终导致感染。 大多数中和抗体的作用是结合SARS-CoV-2刺突蛋白受体结合结构域上的相同位置，以阻止它附着到人类细胞并导致感染。 突变和进化是病毒自然历史的正常部分。每次产生一个新的病毒拷贝时，都有可能出现拷贝错误。当病毒遇到来自宿主免疫系统的选择压力时，允许病毒避免被现有抗体阻断的拷贝错误就有更好的机会让它存活下来并继续复制。允许病毒以这种方式逃避抗体的突变被称为逃逸突变。 这些作者证实SARS-CoV-2可以同时产生大量的逃逸突变，同时保留结合它感染人体细胞所需的受体的能力。为了测试这一点，他们通过将无害的、非感染性的病毒样颗粒与含有疑似逃逸突变的SARS-CoV-2刺突蛋白的片段结合起来构建出假病毒，即实验室制造的SARS-CoV-2病毒替身。他们发现含有多达七个逃逸突变的假病毒对治疗性抗体和mRNA疫苗接受者的血清中的中和抗体更有抵抗力。 在这些作者开始实验时，这种复杂的进化水平还没有在一系列病毒毒株中出现过。但随着omicron变体的出现，受体结合结构域中的这种水平的复合突变不再是假设。Abraham说，delta变体在它的受体结合结构域中只有两个逃逸突变，但他们构建的假病毒有多达七个逃逸突变，而omicron似乎有十五个逃逸突变，包括他们分析的几个特定逃逸突变。 在一系列的实验中，这些作者用假病毒进行了生化检测和测试，以了解抗体如何与含有逃逸突变的刺突蛋白结合。其中的几个逃逸突变，包括在omicron中发现的一些逃逸突变，使假病毒能够完全逃避治疗性抗体，包括那些在单克隆抗体鸡尾酒疗法中发现的抗体。 这些作者还发现了一种能够有效中和所有测试变体的抗体。然而，他们也注意到，如果刺突蛋白发生单一突变而使得在抗体与这种病毒结合的位置上增加一个糖分子，那么这种病毒将能够躲避这种抗体。从本质上讲，这将阻止这种抗体发挥其作用。 这些作者指出，在罕见的情况下，SARS-CoV-2的循环毒株已经被发现获得这种突变。他们说，当这种情况发生时，它可能是来自免疫系统选择压力的结果。他们补充说，了解这种罕见突变的作用，对于在它作为优势毒株的一部分出现之前做好准备至关重要。 虽然这些作者没有直接研究假病毒逃避因自然感染而产生的免疫力，但是他们以前对携带较少突变的变体的研究结果表明，这些较新的、高度突变的变体也将巧妙地逃避通过自然感染获得的抗体。 在另一项实验中，假病毒被暴露在接受过mRNA疫苗的人的血清中。对于一些高度突变的变体，来自单剂量疫苗接种者的血清完全失去了中和病毒变体的能力。在从接受过第二剂疫苗接种的人身上提取的血清样本中，疫苗对所有变体---包括一些大量突变的假病毒---至少保留了一些效力。 这些作者强调，他们的分析表明即使是用原始的刺突蛋白抗原进行反复免疫，对于抗击高度突变的SARS-CoV-2刺突蛋白变体也可能是至关重要的。 Abraham说，“SARS-CoV-2是一种变形高手。我们在SARS-CoV-2刺突蛋白中看到的巨大结构灵活性表明，Omicron不可能是这种病毒的终结。” 参考资料： Katherine G. Nabel et al. Structural basis for continued antibody evasion by the SARS-CoV-2 receptor binding domain. Science, 2021, doi:10.1126/science.abl6251.
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  • 《Science：揭示SARS-CoV-2在欧洲和北美的传播》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2020-09-21
    • 在一项新的研究中，来自美国、英国、加拿大和比利时的研究人员将来自冠状病毒样本的进化基因组学数据与计算机模拟的流行病学数据和详细的旅行记录相结合，以前所未有的细节重建冠状病毒SARS-CoV-2在世界各地的传播。相关研究结果于2020年9月10日在线发表在Science期刊上，论文标题为“The emergence of SARS-CoV-2 in Europe and North America”。这些研究结果表明，在加强检测和接触者追踪可能阻止SARS-CoV-2在北美和欧洲建立的过程中，一个长时间的机会期错过了。 这篇论文还挑战了将今年1月份各大洲最早的已知COVID-19病例与数周后检测到的疫情爆发联系起来的建议，并提供了有价值的见解，可以为公共卫生响应提供信息，并有助于预测和预防未来COVID-19和其他人畜共患病的爆发。 论文共同通讯作者、亚利桑那大学研究员Michael Worobey说，“我们的愿望是开发和应用强大的新技术，在全球范围内对疫情如何在空间和时间上传播进行明确的分析。在此之前，科学、社交媒体和数量空前的等着同行评审的预印本文章的大杂烩中充斥着各种各样的可能性。” 这些研究人员的分析基于病毒基因组测序工作的结果，测序工作是在这种冠状病毒被识别后立即开始的。这些工作迅速发展成为规模和速度都前所未有的世界性努力，并产生了数以万计的基因组序列，并在数据库中公开。 这些研究人员发现，与广泛流传的说法相反，第一批记录在案的从中国到美国和欧洲旅行的感染者并没有滚雪球般地变成整个大陆范围内的疫情爆发。相反，旨在追踪和遏制这些病毒最初入侵的迅速和果断的措施是成功的，并应作为指导政府和公共卫生机构未来行动和政策的示范反应。 今年1月15日，一名从中国武汉飞抵西雅图的中国公民成为美国第一个被证明感染新型冠状病毒的患者，也是第一个进行SARS-CoV-2基因组测序的患者。这名患者被命名为“WA1”。直到六周后，美国华盛顿州又发现了几例。 Worobey说，“当所有这些时间过去的时候，每个人都不知道发生了什么事。我们希望我们没事，我们希望没有其他病例，但是从西雅图一个引人注目的社区病毒取样项目中，我们可以清楚地看到，华盛顿的病例更多，而且它们在基因上与WA1携带的病毒非常相似。” Worobey和他的合作者测试了一个流行的假设，即WA1患者已引发了一个在6周内没有被发现的聚集性传播。他们认为，尽管在2月和3月采样的病毒基因组与WA1携带的病毒有相似之处，但它们的不同之处足以使得WA1引发随后的疫情的想法是非常不可能的。 这些研究人员说，密集的干预措施，包括检测、接触者追踪、隔离措施和感染者的高度依从性，帮助德国和美国西雅图地区在1月份控制了这些疫情，其中这些感染者及时向卫生当局报告了自己的症状并进行了自我隔离。 Worobey说，“我们认为，这些措施造成了一种局面，使最初的火花能够被成功地扑灭，防止进一步扩散到社区。这告诉我们，在这些情况下采取的措施是非常有效的，应该成为未来应对有可能升级为世界性大流行病的新兴疾病的蓝本。” 为了重建这次大流行的传播，这些研究人员运行了计算机程序，仔细模拟了SARS-CoV-2的流行病学和进化，换句话说，这种病毒如何随着时间的推移进行传播和突变。 Worobey说，“这让我们可以一遍又一遍地重复播放疫情如何蔓延的录像，然后把模拟中出现的情景与我们在现实中看到的模式进行对比。” 他说，“就华盛顿病例而言，我们可以问，‘如果1月15日到达美国的WA1患者真地引发了疫情，该如何呢？’好吧，如果他真地如此，你一遍又一遍地复盘那次疫情，然后从那次流行病期间受感染的患者中获得病毒样品并以这种方式让这种病毒进化，你会得到了一个我们在现实中看到的模式吗? 答案是否定的。” 他说，“如果你把意大利早期的疫情与德国的疫情结合起来，你看到进化数据中的模式了吗?答案还是否定的。” 论文共同通讯作者、加州大学圣地亚哥分校的Joel Wertheim说，“通过模拟重新运行SARS-CoV-2引入美国和欧洲的过程，我们发现，首次记录的病毒引入这些地区导致高效的聚集性传播的可能性很小。分子流行病学分析对于揭示SARS-CoV-2的传播模式是非常强大的。” 随后，其他方法与虚拟流行病的数据相结合，产生了极其详细的结果。论文共同通讯作者、加州大学洛杉矶分校的Marc Suchard说，“这项研究的关键在于，我们的新工具结合了详细的旅行史信息和系统发育学，系统发育学产生一种‘家族树’，可显示从感染者身上取样的不同病毒基因组是如何相互关联的。” Worobey说，“我们的研究发现当你做好早期干预和检测时，它可以产生巨大的影响，无论是对预防流行病还是对控制流行病的进展。虽然疫情最终得以蔓延，但早期的胜利为我们指明了前进的道路：全面检测和病例识别是强有力的武器。”
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