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新冠病毒发生了近13000个突变 但没有一种突变让病毒更具传染性

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前瞻网2020-11-26 11:54
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根据一项科学研究,新冠病毒并没有因为发生突变而变得更具传染性,这推翻了此前广泛存在的理论,即全球大多数新冠病毒病例是一种名为D614G的特殊基因突变,与去年在武汉出现的病毒株不同,专家担心其传染性更强。

但是伦敦大学学院的研究人员观察了来自99个国家的46,723例Covid-19病例,评估了突变是如何出现的,以及它们是否改变了传播能力。

科学家们在导致Covid-19的SARS-CoV-2病毒中发现了12706个突变,但没有一个发现它们能增强传染性。其中包括在冠状病毒突刺上发现的D614G,它能使病毒与人类细胞结合,从而感染人类。

其他从事实验室研究而不是基因研究的学者此前发现,D614G使病毒更具传染性,但伦敦大学学院的研究人员认为,D614G占据主导地位是偶然的,而不是有意为之。

他们说,由于方法不同,他们的结论可能与之前的发现不一致,D614G之所以如此流行,是因为它是一种早期突变,在大流行的早期碰巧传遍了全世界,而不是因为它更具传染性。

这项发表在《自然通讯》杂志上的研究解释了新冠病毒的突变可能以三种不同的方式发展。

这包括:病毒在人体内复制时产生的复制错误;通过与感染同一细胞的其它病毒的相互作用;以及由宿主或人自身免疫系统引起的变化。

研究人员发现,大多数SARS-CoV-2的突变是由后者引起的。

伦敦大学学院(UCL)遗传学研究所的第一作者、通讯作者Lucy van Dorp补充说:“幸运的是,我们发现这些突变没有一种会使Covid-19传播得更快,但我们需要保持警惕,继续监测新的突变,尤其是在疫苗推出之后。”

科学家们说,基于病毒进化树的模型,他们没有发现任何常见突变增加病毒传播能力的证据。相反,他们发现大多数常见的突变对病毒的影响是中性的,既不阻碍也不增强病毒的传播能力。其中包括D614G,这是迄今为止在全世界影响人类的新冠病毒中最常见的毒株。

为了解释D614G成为占主导地位的,如果不是更多的传染性, Francois Balloux教授和Lucy van Dorp博士告诉《每日邮报》:“第一批被取样的基因组大部分是614D型,自1月中旬中国首次报道D614G突变以来,我们一直在观察。”

“在英国或美国等地,最初的614G基因变异频率的增加很大程度上可能是由于人口统计过程(即614D基因和614G基因变异具有同等的传播能力,但引入的速率不同)。”

例如,据了解,在法国和意大利北部的传播发生在2019年11月/ 12月。

“从这些人群中我们没有发现太多早期的SARS-CoV-2基因组,但是614G可能从一开始就在像意大利北部这样的地方很常见(如果不是占优势的话)。”

这些早期流行的病毒菌株已经被多次传入其它国家。例如,已经有超过1000个来自国外的传入英国。

“614G菌株的不断传入可以解释为什么我们现在看到更多的病毒。614G基因变体很可能是在传播到世界各地的基因系谱中“中立的搭便车者”,而不是传播的驱动者。”

国际旅行使D614G在数周内传遍了整个大陆,进入了美洲、大洋洲和亚洲。

这种病毒突刺劫持了人类受体ACE2,这就是它如何感染人类细胞的。突变位于影响病毒渗入细胞后如何劈裂成两半的关键时刻。

这种突变非常小而简单,在病毒突刺的第614位上,一个氨基酸从D(天冬氨酸)变为G(甘氨酸),因此被命名为D614G。

随着意大利人、英国人和其他新冠病毒热点地区的人前往亚洲、澳大利亚和美国,D614G病毒随后在这些地区生根。

上个月发表的一项研究数据显示,欧洲在2月初出现了G型菌株的激增,两周后又出现了G型菌株的再次复苏。

到3月初,世界各地都发现了D614G的病例,这种特殊的突变占到了所有病例的四分之一左右。

到5月为止,它继续在世界蔓延并占所有病例的70%以上,伦敦大学学院的研究发现,它占所有病例的77.8%。而在个别医院进行的其它研究发现,D614G菌株占所有病例的99%以上。

为了解释D614G变得无处不在的原因,研究人员推测这种变异一定使该病毒比其祖先的变异更善于传播。

来自北卡罗莱纳大学的Yixuan Hou博士在仓鼠身上进行了两种菌株的研究,并绘制了它是如何传播的。

Yixuan Hou说,与野生型病毒相比,D614G变异病毒传播速度明显更快,表现出更强的竞争适应性。

“这些数据表明,D614G的替代增强了SARS-CoV-2的传染性、竞争性适应度以及在原发人类细胞和动物模型中的传播。”

研究人员还使用了来自捐赠者的人体细胞来观察突变菌株是否更善于感染细胞,结果发现确实如此。将原始的和突变的G株都注射到细胞中,三天后,G株在培养液中占压倒性优势。

研究人员说,“无论原始病毒与同基因D614G突变体的比例是1:1还是10:1”,这种情况都会发生。

但是这项研究并没有探究为什么G菌株比D菌株更具传染性。

比利时鲁汶大学最近发表在预印本服务器medRxiv上的另一项尚未经同行评审的研究给出了一个可能的解释。

研究发现,D614G突变使新冠病毒在37℃(人体体温)下旺盛生长,而最初的D菌株更喜欢33℃。

这种差异使得这种新的变异在人类呼吸道的精确温度下更加稳定。这种突变还与操纵蛋白酶的能力增强有关,蛋白酶是细胞中破坏蛋白质的酶,可以促进感染。

这两位研究人员写道:“总的来说,我们的研究结果表明,新冠病毒刺突蛋白是如何根据呼吸道的温度和蛋白酶条件进行微调的,以增强病毒的传播和病理。”

但是这些基于实验室的研究与伦敦大学学院的最新发现不一致,研究人员说,应该仔细考虑最新研究的结果。

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