SARS-CoV-2病毒已突變。 通過Getty Images的Aitor Diago / Moment
SARS-CoV-2病毒突變迅速。 這是一個問題，因為這些 SARS-CoV-2的可傳播變體 現在在美國，英國和南非以及其他國家/地區都有 許多人想知道 當前的疫苗是否能保護接受者免受病毒感染。 此外，許多人質疑我們是否能夠 領先於SARS-CoV-2的未來變體，這肯定會出現。
在我的實驗室 我研究RNA病毒的分子結構 –類似於導致COVID-19的病毒–以及它們如何在宿主中復制和繁殖。 隨著病毒感染更多的人和大流行擴散，SARS-CoV-2繼續發展。 這種進化過程是恆定的，它使病毒可以採樣其環境並選擇使其更有效生長的變化。 因此，重要的是監視病毒的這種新突變，這些突變可能使它們更致命，更易傳播或兩者兼而有之。
人們在英格蘭第三次全國封鎖期間正在等待使用COVID-19疫苗，以遏制冠狀病毒的傳播。 Gareth Fuller / PA Images（通過Getty Images）
RNA病毒迅速進化
所有病毒的遺傳物質均以DNA或RNA編碼； 的一個有趣特徵 RNA病毒的變化速度更快 比DNA病毒要多。 每次他們複製基因時，都會犯一個或幾個錯誤。 在感染了COVID-19的個體體內，這預計會多次發生。
有人可能會認為在您的遺傳信息中犯錯是不好的-畢竟，這是人類遺傳疾病的基礎。 對於RNA病毒，其基因組的單一變化可能使其“死亡”。 如果您在受感染的人類細胞內製作了數千份副本，而其中的幾份不再有用，那還不錯。
但是，某些基因組可能會發生有益於病毒生存的變化：也許該變化使病毒逃避了抗體（一種免疫系統捕獲病毒的蛋白質）或一種抗病毒藥物。 另一個有益的變化可能是使病毒感染不同類型的細胞甚至不同種類的動物。 這可能是允許的途徑 SARS-CoV-2從蝙蝠變成人類.
任何使該病毒的後代具有競爭性增長優勢的變化都將受到青睞（“選定”），並開始超過原始的父病毒。 SARS-CoV-2現在通過新變種展示該功能， 增強的生長特性。 了解基因組中這些變化的性質將為科學家提供製定對策的指導。 這是經典的貓捉老鼠場景。
在受感染的患者中，有數億個單獨的病毒顆粒。 如果您要一次在該患者中進出一種病毒，您會在混合物中發現一系列突變或變異。 問題是哪些具有增長優勢–即哪些可以進化，因為它們比原始病毒更好。 這些是在大流行期間將要成功的方法。
在已檢測到的突變中，是否特別需要關注之一？
病毒中的任何單個變體或變化都可能沒有問題。 刺突蛋白的單一變化– 附著在人體細胞上的病毒區域 –隨著醫學界推出疫苗，可能不會成為一個很大的威脅。
SARS-CoV-2冠狀病毒的新變種B.1.1.7。於2月在英國首次被發現。 紅色物體是冠狀病毒的刺突蛋白，它與人類細胞上的（藍色）ACEXNUMX受體相互作用以感染它。 標記了新變體的突變，顯示了它們在刺突蛋白上的位置。 Juan Gaertner /科學圖片庫通過Getty Images
當前的疫苗誘導免疫系統產生抗體，該抗體識別並靶向病毒上的刺突蛋白，這對於入侵人類細胞至關重要。 科學家觀察到 南非變種中刺突蛋白的多重變化.
例如，這些變化使SARS-CoV-2更緊密地附著在ACE2受體上，並更有效地進入人體細胞。 尚未發表的初步研究。 這些改變可使病毒更容易感染細胞並增強其傳播能力。 隨著刺突蛋白的多次變化，疫苗可能不再對這些新的變異病毒產生強烈的免疫反應。 這是雙重打擊：效率低下的疫苗和更強大的病毒。
目前，公眾無需擔心當前的疫苗。 領先的疫苗生產商正在監視他們的疫苗對這些新變種的控制情況，並準備調整疫苗設計，以確保它們能夠抵禦這些新出現的變種。 例如，Moderna表示將調整第二次或加強注射 以更緊密地匹配南非變體的序列我們將不得不拭目以待，隨著越來越多的人接種疫苗，傳播率是否會下降。
為什麼降低變速箱鑰匙？
傳播率下降意味著感染減少。 較少的病毒複製導致較少的病毒在人類中進化的機會。 發生突變的機會較少，病毒的進化速度變慢，新變種的風險也較低。
醫學界需要大力推動，使更多的人得到疫苗接種，從而得到盡可能的保護。 如果不是這樣，該病毒將繼續在大量人群中生長並產生新的變種。
新變體有何不同
UK變體，稱為B.1.1.7。，似乎綁定更緊密 到 稱為ACE2的蛋白質受體，它位於人體細胞的表面。
我認為我們沒有看到清楚的證據表明這些病毒具有更高的致病性，這意味著更致命。 但是它們可以更快或更有效地傳輸。 這意味著將有更多的人被感染，這意味著將有更多的人被住院。
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南非變種，稱為501.V2，在編碼刺突蛋白的基因中具有多個突變。 這些突變 幫助病毒逃避抗體反應.
抗體具有精確的靶標，如果靶標略微改變形狀，就像這種變體一樣，病毒學家稱之為“ 逃生突變 –抗體不再具有緊密結合的能力，因為它失去了保護的能力。
為什麼我們需要監視突變？
我們要確保診斷測試能夠檢測到所有病毒。 如果病毒的遺傳物質存在突變，則抗體或PCR測試可能無法同樣有效或根本無法檢測到它。
為確保疫苗有效，研究人員需要知道病毒是否正在進化並逃逸通過疫苗觸發的抗體。
監視新變體很重要的另一個原因是，如果病毒突變並且其免疫系統無法識別並關閉它，那麼被感染的人可能會再次受到感染。
尋找人群中新出現的變異的最佳方法是對來自不同遺傳背景和地理位置的患者樣本中的SARS-CoV-2病毒進行隨機測序。
研究人員收集的測序數據越多，疫苗開發人員就越能夠更好地應對病毒種群的重大變化。 美國和世界各地的許多研究中心 增強測序能力 為此。
關於作者
理查德·庫恩（Richard Kuhn），生物科學教授， 普渡大學（Purdue University）
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