全球首个揭示新冠病*全病*三维精细结构及核糖核蛋白复合物的分子组装。图片来源:浙江大医院传染病诊治国家重点实验室李兰娟院士等人论文“MoleculararchitectureoftheSARS-CoV-2virus”。
不过,道高一尺,魔高一丈,随着疫苗的大面积接种,新冠病*可能会在中和抗体的压力之下突变,从而逃脱免疫。复旦大学病原微生物研究所所长姜世勃接受澎湃新闻采访时表示,“新冠病*作为一种RNA病*,较易发生变异,大规模接种COVID-19疫苗可能进一步对病*施加选择压力,使其进化为疫苗耐药*株。”变异:RNA病*“天性”截至年12月30日,世卫组织六个区域中已有五个区域的其他31个国家和地区发现了新冠B.1.1.7变体。新冠病*是β冠状病*属成员,属于其中一个亚属Sarbecovirus属,其基因组序列是具有个碱基的正链RNA(ss-RNA)。病*依赖于宿主实现其增殖与传播。病*首先入侵宿主细胞,在被感染细胞内实现病*基因组的复制,进而产生病*基因组的大量拷贝,用于生成新的子代病*,再对新的宿主细胞进行感染。根据美国病*学家、诺贝尔生理学或医学奖得主DavidBaltimore提出的病*分类,包括新冠病*在内的冠状病*属于正链RNA病*,也就是说病*的基因组RNA可以直接作为mRNA进行病*蛋白质的翻译合成,病*基因组先合成出负链RNA,再以其为模板合成出子代的正链基因组RNA。值得一提的是,病*聚合酶(polymerase)在病*基因组复制和转录中起核心作用,RNA病*则利用RNA依赖性RNA聚合酶(RdRp)复制和转录其基因组。而RNA容易突变的原因即在于RdRp不具有核酸酶校对活性,因此其基因组在复制过程中核苷酸的错配率就比较高。近日在北京举行的未来科学大奖周“病*与人类健康”主题论坛上,中国医学科学院-北京协和医学院副院长王健伟针对病*的变异也作出类似解释,“这个聚合酶没有校错的能力,所以它会产生很多的错误,使得病*存在多样性。”在前后两任中科院武汉病*研究所所长胡志红、陈新文主编的《普通病*学》一书中,病*的突变率通常定义为在病*的每个复制周期中,病*子代基因组中产生核苷酸突变的平均数。他们提到,与其他生物体相比较,病*具有很高的突变率。一般来说,RNA病*每10^3-10^7个核苷酸中就会出现一个错误碱基,而DNA病*突变率相对较低,没10^9-10^10个核苷酸会发生一次这样的错误。实际上,作为RNA(核糖核酸)病*中的一种,人们对新冠病*的突变无需感到惊讶,“它自己在复制过程中的复制机器就没有像人类基因复制那么准确,这是RNA病*的一种‘天性’。”张林琦表示。值得注意的是,和新冠病*一样,艾滋病*(HIV)也属于RNA病*,但其属于RNA病*中突变率更高的逆转录病*。正因如此,在此次COVID-19大流行中,出于对病*突变的高度敏感性,全球知名的艾滋病*研究团队更早监测起新冠病*在发生什么变化。知名的美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(LosAlamosNationalLaboratory)在疫情发生后不久即开始追踪新冠病*的突变。洛斯阿拉莫斯国家实验室的计算生物学家BetteKorber,此前主要研究艾滋病病*的分子生物学和种群遗传学,为获得有效的艾滋病*疫苗作出了重大贡献。在COVID-19疫情后不久,她即率领团队和其他实验室合作,年4月,这支研究团队率先在预印本平台bioRxiv发表研究,报告早在2个月之前即发现DG突变病*(刺突蛋白上第位氨基酸由天冬氨酸(D)变成了甘氨酸(G)),该*株最终席卷全球。Korber等人最终于年7月经同行评议正式发表在顶级学术期刊《细胞》(Cell)上的研究显示,携带S蛋白DG的SARS-CoV-2突变株已成为全球大流行中最普遍的形式,相比突变前,更高的病*载量提示DG突变病*和患者上呼吸道病*核酸水平较高相关。但论文同时指出,“我们发现DG和疾病严重程度之间没有显著关联。”这次新发现的B.1.1.7突变*株目前看起来有着类似结论。英国公共卫生部(PublicHealthEngland)于年12月30日公布的一项研究显示,虽然这一突变*株在英国迅速传播,但似乎不会导致更严重的疾病。英国公共卫生部高级医学顾问SusanHopkins进行了这项研究,她说,“这表明这种新的变异不会导致更严重的疾病或增加死亡率,但我们正在继续调查以更好地了解这一点。”但科学家们同样强调,对新冠病*的长期监测是一项必不可少的工作。“什么时候病*变得完全逃离了这些潜在药物和疫苗的作用,这还需要长期的观察。”张林琦对澎湃新闻表示。新冠突变速度约为流感病*的1/2,艾滋病*的1/4除研究新冠病*在内的新发突发高致病性病*外,张林琦长期重点研究艾滋病的致病机理,并研发抗病*药物、抗体和疫苗。张林琦对澎湃新闻记者表示,“从现在看,相比艾滋病*和流感病*,新冠病*的突变率是相对比较低的。”有研究显示,典型的新冠病*每月在其基因组中只积累两个单碱基突变,其突变速度约为流感病*的1/2,艾滋病*的1/4。伦敦大学学院计算遗传学家LucyVanDorp在年9月曾对《自然》杂志表示,从世界上任何地方收集两种新冠病*,在个RNA碱基中平均只有10个不同。在张林琦看来,我们看到病*突变的原因至少有两个方面。“一个是它自己在复制过程中的复制机器就没有像人类基因复制那么准确,所以它是一种天性,这是RNA病*的一种天性;另外就是它复制出来的这些突变经过我们人体的选择之后才能被我们呈现和检测到。”SARS-CoV-2的潜在中间宿主。图片来源:中科院微生物所。
实际上,B.1.1.7突变*株并非首次引发外界