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2022年5月18日，美国德克萨斯大学医学分部（The University of Texas Medical Branch，UTMB）的刘洋博士及其同事在Cell Reports发表了题为Delta spike P681R mutation enhances SARS-CoV-2 fitness over Alpha variants的文章。在该项研究中，使用了人原代呼吸道上皮组织模型（HAE）对新冠病毒Delta（B.1.617）和Alpha（B.1.1.7）突变株的感染能力进行了评估。结果发现了Delta株刺突蛋白（Spike）上的P681R突变，可以增强病毒刺突蛋白的切割成熟，从而帮助病毒更高效的进入和感染细胞。这一研究揭示了2021年下半年新冠Delta变种毒株在全球范围内迅速传播，在短时间内替代Alpha毒株成为主导性流行毒株的重要原因。最近逐渐占据主导流行地位的Omicron毒株，其刺突蛋白具有P681H突变，该突变对刺突蛋白的切割成熟也有一定的促进作用，其对Omicron毒株传播的影响还有待进一步的研究。
新型冠状病毒（SARS-CoV-2）自2019年底流行至今，目前已造成5.2亿人次感染和超过620万人死亡，严重威胁人类健康和公共卫生安全。由于全球各国疫情防控政策的差异，及经济贫困国家疫苗接种的滞后；新冠病毒获得了足够的流行和变异时间，大量的变种新冠毒株不断出现。新出现的新冠变种毒株在人上的致病能力略有下降，但是感染和传播能力出现了显著性的加强。对变种新冠病毒遗传进化的研究，能鉴定出引发新型变种毒株感染传播优势的决定因素，揭示病毒感染能力增强的分子机制，帮助人们更好的预警和防控未来潜在的新冠变种毒株的爆发流行。
2020年4月起，新冠病毒Delta毒株首先在印度被发现，在很短的时间内替代Alpha毒株，成为全球流行最广泛的新冠毒株。人原代呼吸道上皮组织模型（HAE）是目前研究新冠病毒感染最理想的细胞组织模型之一。研究人员通过反向遗传学手段，拯救出了遗传背景稳定单一的新冠Delta和Alpha突变毒株。随后分别在人肺腺癌Calu-3细胞和HAE组织模型上，使用感染性竞争实验（Competition assay），分别使用Sanger测序和二代测序评估两个毒株感染复制能力的差别。实验结果表明，Delta毒株在人肺部细胞和组织上具有更强的感染能力和适应性。研究人员随后分别交换了Delta和Alpha毒株的刺突蛋白，对其感染能力进行比较；发现Delta株的刺突蛋白是决定其感染能力上升的核心蛋白。更进一步的研究发现，当Delta毒株刺突蛋白失去了其位于S1和S2亚单位切割位点的第681位精氨酸（R）后，其病毒感染能力会出现显著性的下降。机制研究表明，Delta刺突蛋白的P681R氨基酸突变，不影响病毒和人细胞表面ACE2受体的结合能力，但会显著性增加新冠病毒刺突蛋白的切割成熟，从而增强病毒的感染和传播（图1）。
目前Delta毒株已经逐渐被新的Omicron毒株取代，但两个毒株在很多区域存在过同时流行，有研究已经发现Delta和Omicron毒株的嵌合毒株（Deltacron），该毒株有再次增强病毒传播的可能。密切监测新冠病毒的遗传进化趋势，将为新冠病毒的预警防控提供重要信息。
美国德克萨斯大学医学分部（UTMB）的史佩勇教授和谢旭平助理教授是该文章的共同通讯作者。刘洋博士和刘建英博士是该文章的共同第一作者。刘洋博士是2018年吴瑞奖学金获得者，现为深圳湾实验室传染病所特聘研究员，其研究方向为重要人类致病病毒的遗传进化研究和新型抗病毒策略的开发；课题组现招聘博士后和助理研究员（http://www.szbl.ac.cn/careers/recruitment/520.html），欢迎感兴趣的青年才俊加入。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124722006003
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