上週末，英國官員發出緊急報告，稱一種具有高度傳染性的新冠病毒突變株正在英國傳播，這也導致英國首相Boris Johnson下令實施了英國自今年3月以來最嚴格的封鎖措施。與英國相鄰的多個歐洲國家也頒布了暫時的交通管制。那麼，這一新冠病毒株為何讓多個國家的醫療衛生人員和科學家們“如臨大敵”？它的出現對新冠疫苗的保護效力會有什麼影響？針對新冠病毒的不斷變異，我們又有什麼應對手段？

藥明康德內容團隊製圖

英國新冠病毒突變株為何受到關注？

根據英國科學家的報告，這一現在命名為B.1.1.7的病毒株最初在今年9月在英國的肯特郡（Kent）和倫敦地區被發現。隨後，這一病毒株在英國部分地區的新發COVID-19病例中屢屢出現，研究人員對這一病毒株基因組的測序結果表明，它攜帶著多種基因突變，其中有些基因突變可能增強它的傳播能力。

最為受科學家們關注的基因突變包括在新冠病毒刺突蛋白（S protein）的受體結合域（RBD）上出現的N501Y突變。此前的動物研究顯示，這一突變可以增強刺突蛋白與其受體ACE2的結合能力，從而可能提高病毒的感染能力。

另一個名為P681H的突變出現在刺突蛋白的furin切割位點。在動物模型中的研究顯示furin切割位點可能幫助病毒進入呼吸道的上皮細胞。

B.1.1.7病毒株中可能增強病毒傳播力的基因突變

目前根據病例數目進行的推算顯示，B.1.1.7病毒株可能具有更強的傳播能力，但是科學家們還需要更多實驗來驗證這一結論。

新冠病毒突變株是否會讓新冠疫苗失效？

在輝瑞/BioNTech聯合開發的BNT162b2和Moderna的mRNA-1273獲得FDA緊急使用授權，在世界各地啟動疫苗接種的關口，新病毒突變株的出現讓人擔憂的問題是，它們是否會讓新冠疫苗失效？

對於研究病毒進化的科學家們來說，病毒的基因組發生突變是常見和正常的事，有些病毒基因組的突變會改變病毒的傳播能力和對中和抗體的抗性。然而，病毒通常需要幾年，而不是幾個月的時間，才能進化到使現有疫苗失效的程度。

近日，美國弗雷德·哈欽森癌症研究中心（Fred Hutchinson Cancer Research Center）的進化生物學家Jesse Bloom博士的研究團隊在預印本網站bioRxiv上發表了一項對導致常見感冒的冠狀病毒的研究。導致常見感冒的某些冠狀病毒是新冠病毒的近親。其中，一款名為229E的冠狀病毒株與新冠病毒的感染方式非常相似。

對229E進化過程的研究顯示，這一冠狀病毒株從1984年到2016年間，在刺突蛋白序列上積累的基因突變可以造成大約4%的氨基酸序列出現變化。然而在刺突蛋白的受體結合域上，氨基酸序列的變化更為明顯，可以達到17%。這些變化可以導致在1992年獲得的一些229E病毒株，能夠對1984年收集的某些康復者血清產生幾乎完全的抗性。通過模型推測，由於病毒株的不斷演變，康復者血清對8、9年後出現的病毒的中和抗體滴度會降低大約4倍。不過研究人員也發現，從有些患者身上獲得的康復者血清，對16、17年後出現的病毒株仍然保有同樣的中和能力。

針對病毒的不斷突變，我們有什麼應對方法？

雖然目前世界上已經發現了能夠讓某些中和抗體失效的新冠病毒突變株，但是目前正在開發的新冠疫苗在人體中激發的免疫反應能夠產生成百上千種針對刺突蛋白的不同抗體，因此通過幾個基因突變對所有的不同抗體產生抗性並不容易。而且，目前世界上大部分人仍然沒有被新冠病毒感染或者接種疫苗，人體的免疫能力還沒有對新冠病毒產生選擇壓力，促使對免疫反應具有抗性的病毒株“脫穎而出”。所以，目前出現的新冠病毒突變株還不會導致大規模疫苗失效的狀況。

不過科學家們也表示，密切監控新冠病毒突變的積累和進化是維持疫苗有效性的重要措施之一。Bloom博士團隊的研究人員在論文中指出，新冠病毒雖然產生基因突變的速度比流感病毒和HIV病毒都要低，但是病毒能否通過積累基因突變對免疫反應產生抗性，還受到其它因素的影響。

其中一個關鍵性因素是病毒蛋白能否“耐受”新突變的產生，從而不斷積累突變，改變抗原的特徵。有些病毒蛋白一旦出現新的突變，會導致蛋白結構不穩定或者功能失常，麻疹病毒的表面蛋白就屬於這種類型。因此，雖然麻疹病毒基因組的突變頻率與流感病毒相似，但是麻疹病毒的進化只對抗體的中和效力產生很有限的影響。

而流感病毒的血凝素蛋白對新突變的耐受能力很高，新突變不但能夠在蛋白上積累，而且對流感病毒的免疫原性有很大的影響，這也是人類對流感病毒的免疫力不能持久的原因之一。新冠病毒刺突蛋白對新突變的耐受能力和流感病毒更為類似，因此雖然基因突變頻率較低，仍然可能對病毒的抗性產生較大的影響。

不過研究人員也指出，即使新冠病毒通過不斷積累基因突變對已有的疫苗產生抗性，目前疫苗開發的先進技術也讓生產新疫苗的速度大幅度加快。例如輝瑞/BioNTech和Moderna的新冠疫苗均採用mRNA技術平台。這一技術平台的優勢在於只需要改變編碼刺突蛋白的mRNA的編碼，就可以產生針對新病毒株的疫苗。這讓新冠疫苗的迭代和更新更為容易。

而且，這一研究也同時顯示，從有些患者身上獲得的康復者血清對20年後產生的新病毒株仍然具有同樣的中和效力，對這些康復者血清成份的研究可能幫助開發出新一代疫苗，讓它們對進化後的新冠病毒仍能提供較強的保護能力。