席捲全球,D614G突變真的增加了新冠傳播性?
今日,全球新冠累計確診病例已接近1100萬,死亡人數也已接近52萬。縱觀全球新冠的爆發歷程,科學家們觀察到了一個有趣的現象:自2月下旬起,一種變異的新冠病毒株開始席捲全球。短短幾個月裡,感染上這種變異病毒的患者比例,從不到5%,發展到瞭如今的超過90%。可以說,當下絕大多數新冠感染者,都是這種變異病毒的受害者。
2月下旬起,一種變異的新冠病毒株(G614 SARS-Cov-2,藍色)開始席捲全球
4月30日,一篇探討這種變異病毒的論文在預印本網站bioRxiv上線,指出一個簡單的氨基酸變化,讓變異病毒“更具傳播性”,需要引起“緊急關注”。一周後,這篇論文引起了媒體的關注,並發酵成了社交媒體上的熱點。在朋友圈裡,多篇帶有“警惕!”的文章也成功調動起了人們的焦慮情緒,成為爆款。
很少有人報導的是,這篇預印本論文在發布後,得到了許多科學家的批評,認為它的結論“過於誇大”,缺少足夠的證據作為支持。今天,這篇論文在頂級學術期刊《細胞》正式上線。與其預印本版本相比,論文有著顯著的改動,且多了很多補充性的數據。在今天的這篇文章中,學術經緯團隊也將和各位讀者分享論文要點,以及來自各方的點評。
神秘的D614G
新冠病毒的刺突蛋白(spike protein,S蛋白)是病毒入侵細胞的“攻城錘”,也是許多疫苗和療法所針對的目標。因此,刺突蛋白上的突變也吸引了許多科學家的注意——這些突變可能會改變刺突蛋白的性質,讓病毒更容易入侵細胞,或者讓疫苗和藥物對其失去效果。
(圖片來源:Jason McLellan/Univ。 of Texas at Austin)
負責本研究的科學家們開發了一種生物信息學的工具,可以監測不同地區的新冠病毒,其刺突蛋白有哪些變異,以及不同變異的流行程度有多高。研究發現,新冠病毒並沒有“百花齊放”,而是“一家獨大”。在各個國家和地區,一種出現“D614G”變異的病毒株佔據了統治性的地位。
D614G指的是一種氨基酸的變異。在最早出現的新冠病毒刺突蛋白裡,佔據614號位置的是一個天冬氨酸(D)。而變異之後,這個位置變成了甘氨酸(G)。
出現D614G變異的新冠病毒株(藍色)在全球各個大洲成為絕對主流
追溯變異的歷史,科學家們發現在3月之前,這種變異體還遠沒有成為全球主流,僅佔全球所測序列的10%。在歐洲不斷擴大自己的影響後,整個3月,這個數字猛增到了67%。在論文的數據截止點,比例已高達78%。
這種變異病毒並沒有在全球同時爆發,而是遵循著歐洲-北美洲/大洋洲-亞洲的順序。
變異帶來的影響
在預印本論文中,研究人員們對這一現象背後的原因進行了大量猜測,提出了D614G變異病毒出現大流行的諸多潛在原因,譬如影響到刺突蛋白的結構,影響免疫力等等。而在《細胞》論文中,這一篇幅明顯縮短。區區幾行文字裡的多種解釋,也表明作者對背後原因的不確定。
相反,作者們對這種變異帶來的臨床後果做了更深入的研究和探索。他們分析了999名患者(相較預印本版本的470名,幾乎翻倍)的預後,發現相較突變前,這種病毒在患者中的病毒載量要更高。在疾病的嚴重性上,兩者倒是沒有顯著區別。
胞實驗認為出現D614G變異的新冠病毒株(藍色),感染培養細胞的能力更強
更重要的是,研究人員們在細胞實驗裡發現,帶有這種突變的假病毒(沒有使用真的新冠病毒來做實驗,只是讓實驗病毒表達這種刺突蛋白)感染細胞的能力變得更強了。“(相比帶有D變異的病毒顆粒,)帶有G變異的病毒顆粒,感染細胞的能力要高3-6倍,”本研究的一名作者說道:“因為兩種病毒顆粒的區別只是614號位置上的氨基酸變化,增加的感染能力直接和這種D614G變異掛鉤。”
D614G變異真的“更具傳播性”嗎?
從以上的結果我們可以看到,當新冠病毒的刺突蛋白出現D614G變異後,病毒能更有效地感染在培養皿中的細胞,患者體內的病毒載量也有所增加。事實上,這種變異的病毒也的確席捲全球。這不就說明,D614G變異讓新冠病毒“更具傳播性”嗎?
非也。今日,《細胞》雜誌同時上線了一篇評論性文章,專門對這項研究的結果進行了解釋與討論。評論文章指出,帶有G變異的新冠病毒在全球多個國家和地區成為了統治性的毒株,這固然是一個事實。然而,儘管該論文給出了支持D614G變異病毒更具“感染性”的證據,但這些證據依舊不足以說明變異後的病毒更具“傳播性”。
因為另一個合理的解釋更簡單:出現D614G變異的病毒之所以席捲全球,只是一個巧合。
今年2月,全球新冠爆發的中心從亞洲移至歐洲。3月,北美又成為了新的爆發中心。包括本論文在內的許多研究證實,大部分美國的新冠病毒毒株,正是來自歐洲。而某一株病毒能不能流行起來,不但和病毒本身的傳播能力有關,還和這種病毒引入的次數有關。當大部分毒株因為種種原因(比如感染者被隔離)而未能掀起波瀾之際,多次引入的少數毒株就會“贏家通吃”,成為絕對的主流。
此外,評論文章的作者也指出,在變異病毒在全球逐漸產生影響之際,恰逢中國的抗疫工作取得了明顯成果,導致未發生變異的病毒佔比快速下降。這也能解釋為何D614G變異病毒能席捲全球——它可能只是單純沒有其他對手,不代表它的傳播性就更強。
研究中的局限
無論是《細胞》論文的作者,還是評論文章的作者,也都指出該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。而支持感染細胞能力增強的體外細胞實驗,使用的也是人類的腎臟細胞系,並非來自呼吸道的細胞。從這個角度講,實驗結果的意義並不明確。
而且,病毒感染細胞依賴的不止是區區一個刺突蛋白,而是需要許多其他病毒蛋白、宿主蛋白的參與。這些細節都沒有在本研究中得到討論。因此,我們壓根無法通過一個簡單的體外細胞實驗,就斷言說一個簡單的氨基酸變異能在廣泛的人群中產生重要影響。
“本研究中的體外數據加強了臨床中的發現,兩者表明D614G變異可能在人類細胞中以更高的水平復制。但我們無法說這種變異就讓病毒更具傳播性,或是導致更嚴重的疾病。關鍵在於,我們並不清楚這對新冠大流行是否有任何意義。”評論文章的一位作者說道。
總結
“感染力”並不等於“傳播性”,我們並不需要對這種變異產生額外的恐慌。在疫情流行中,病毒出現變異是再正常不過的事了。“一些變異雖然會改變病毒的特性,但它不會像一個開關,突然讓一種病毒產生巨大威脅。”評論文章的一位作者補充道。目前看來,這種變異對疫苗和藥物的影響也並不重要。
但我們也需要注意到,無論這種變異病毒的流行是隨機事件,還是自然選擇,這種毒株目前正在全球流行。因此,我們也需要更多研究,來更好地了解這種病毒的特性,為儘早結束新冠疫情提供幫助。與其因為誇大的結論而不必要地產生焦慮,這或許才是我們真正應該關注的方向。