警惕!北京新冠病例現D614G突變,感染力或增強近10倍!

2020-11-30 生物谷

導語:新發地溯源迷霧重重,漏網之魚不可避免,全國各地都有可能再次拉起警報。


攝圖網

近期北京疫情因「新發地」相關多個聚集病例事件,出現疫情「小高峰」,受到全國關注。一方面是由於「新發地」在疫情爆發前10天,有超過百萬人去過「新發地」,這些人群中,被感染的人員可能帶來非常大的不確定風險。另外,不管是「物傳人」還是「人傳人」問題還尚不清楚,海鮮市場與百事廠區出現多人聚集性病例事件,引發公眾對海鮮等冷凍食品、可樂、薯片等安全性的擔憂。

北京市衛生健康委22日通報,21日0時至24時,北京市新增報告本地新冠肺炎確診病例9例、疑似病例2例、無症狀感染者5例,6月11日以來,北京市累計報告本地新冠肺炎確診病例236例,在院236例,尚在觀察的無症狀感染者22例。並有天津、河北、浙江、遼寧、四川多地發現超過20例的北京關聯病例,相關傳播溯源工作難度上升。

新發地與華南海鮮市場、中央公園面積比較,reuters.

中國疾控中心病毒病所專家先後在6月14日和15日、17日,3次進入新發地農產品批發市場,採集了數百份樣本,發現有不少陽性樣本,這些陽性環境樣本可以幫助研究者還原「案發現場」,鎖定傳染範圍甚至傳染源。專家傾向認為,「人傳人」與「物傳人」都可能發生,是物品或人將北京之外的新冠病毒帶入了「新發地」。


「新型冠狀病毒國家科技資源服務系統」http://nmdc.cn/nCoV

6月18日晚間,中國疾控中心已通過「新型冠狀病毒國家科技資源服務系統」正式發布2020年6月北京新發地新冠疫情及病毒基因組序列數據。主要包括北京市確診病例基因組序列數據(NMDC60013902-01、NMDC60013903-02)以及環境樣本基因組序列數據(NMDC60013903-03),這3個樣本均採集於2020年6月11日,為近期北京爆發的病毒樣本。同時中國疾控中心也向世界衛生組織及全球共享流感數據倡議組織(GISAID)提交了新冠疫情及病毒基因組序列數據,以全球共享數據。


nextstrain網站展示北京樣本基因組序列數據位置,https://nextstrain.org/ncov

比對此前數據發現,最近發布的北京爆發3組序列病毒樣本均存在D614G突變,並落在同一個進化簇中,該進化簇中多為歐洲病例樣本,與前期採樣的3個輸入型的病毒的基因序列很不一樣,在全球冠狀病毒的進化架構中,和這3個北京的新冠病毒序列最接近的為來自中國臺灣、希臘和葡萄牙的新近發布的新冠序列。


bioRxiv preprint doi: https://doi.org/10.1101/2020.06.14.151357

D614G流行變異情況,The D614G mutation of SARS-CoV-2 spike protein enhances viral infectivity and decreases neutralization sensitivity to individual convalescent sera,doi: https://doi.org/10.1101/2020.06.20.161323

具有D614G突變的毒株於2月初開始在歐洲傳播,到5月成為世界範圍內的主流毒株,在歐洲和北美佔近70%的測序樣本。在印度,巴西、伊朗等地均有發現。


The D614G mutation in the SARS-CoV-2 spike protein reduces S1 shedding and increases infectivity,bioRxiv preprint doi: https://doi.org/10.1101/2020.06.12.148726

美國斯克裡普斯研究所(Scripps Research)病毒學家Hyeryun Choe團隊在預印本網站bioRxiv文章稱發表最新研究表明,在整個歐洲和美國流行的 SARS-CoV-2變異體中的微小基因突變,有可能增加冠狀病毒上刺突蛋白的數量,這將大大提高了該病毒感染力,其感染人細胞的能力提高9-10倍。


D614G突變與感染力增強有關,bioRxiv preprint doi: https://doi.org/10.1101/2020.06.12.148726

SARS-CoV-2分離株編碼病毒中的D614G突變隨時間推移,峰值(S)蛋白在發現它的位置上佔主導地位,這表明這種變化增強了病毒的傳播。Hyeryun Choe團隊比較了功能殘基上帶有天冬氨酸(SD614)和甘氨酸(SG614)的S蛋白的特性,觀察到以SG614偽病毒感染的逆轉錄病毒感染了ACE2表達細胞比使用SD614的細胞明顯更有效。使用類似病毒SARS-CoV-2 M,N,E和S蛋白的方法獲得了類似的結果,SG614確實做到了不能比SD614更有效地結合ACE2,並且包含這些S的偽病毒康復期血漿以可比的效率中和蛋白質。這些結果表明SG614比SD614更穩定,這與流行病學一致數據表明帶有SG614的病毒可以更有效地傳播。

D614G突變,bioRxiv preprint doi: https://doi.org/10.1101/2020.06.12.148726

需要指出的是,該研究是使用製造關鍵冠狀病毒蛋白的無害病毒進行的,研究觀察到的變化是否還能轉化為現實世界中傳播能力的提高,還需要進行更多的流行病學研究。


The D614G mutation in SARS-CoV-2 Spike increases transduction of multiple human cell types,bioRxiv preprint doi: https://doi.org/10.1101/2020.06.14.151357

6月15日,紐約基因組研究中心Neville E. Sanjana團隊基於偽病毒和人肺上皮細胞等細胞系,再次發現D614G變異讓偽病毒感染細胞的能力提升2.4-7.7倍,其中感染人肝細胞(Huh7.5-ACE2)最為顯著。

來自美國這些研究表明,這一新冠病毒變種與此前中國武漢發現的病毒不同(沒有這種刺突蛋白突變),這或許可以解釋為什麼新冠病毒能夠在歐洲、北美和拉丁美洲更廣泛地傳播。但也有其他科學家警告稱,要確定病毒差異是否影響爆發過程的因素,還需要進行大量研究。其他因素顯然也影響了這一傳播,包括封城時間、出行、社交方式和運氣等。


D614G流行變異情況,The D614G mutation of SARS-CoV-2 spike protein enhances viral infectivity and decreases neutralization sensitivity to individual convalescent sera,doi: https://doi.org/10.1101/2020.06.20.161323

6月20日,重慶醫科大學黃愛龍教授團隊在預印本網站Biorxiv發表研究稱,新冠病毒刺突S蛋白D614G胺基酸殘基的突變可顯著增強病毒的感染能力,並且能夠降低對個體恢復期血清的敏感性。

這項研究再次證實美國斯克裡普斯研究所等機構對出現在S蛋白中的D614G變異做了初步研究,發現新冠病毒S蛋白的D614G變異會提升新冠病毒感染細胞的能力。

文章指出,介導SARS-CoV-2進入宿主細胞的刺突蛋白是疫苗和治療劑的主要靶標之一。因此,深入了解S蛋白的序列變異是了解SARS-CoV-2的感染和抗原性的關鍵。

黃愛龍教授團隊觀察到了S蛋白在614位的顯性突變(天冬氨酸對甘氨酸,D614G突變)。使用基於偽病毒的分析,發現S-D614和S-G614蛋白假型病毒共享一個共同的受體,即人血管緊張素轉換酶2(ACE2),該重組受體可以被重組ACE2與人IgG1融合的Fc區阻斷。但是,S-D614和S-G614蛋白表現出功能差異。首先,S-G614蛋白可以更有效地被絲氨酸蛋白酶elastase-2裂解,其次,S-G614偽病毒感染的293T-ACE2細胞比S-D614偽病毒更有效。


S-G614蛋白偽病毒顯示出更強的感染力,The D614G mutation of SARS-CoV-2 spike protein enhances viral infectivity and decreases neutralization sensitivity to individual convalescent sera,doi: https://doi.org/10.1101/2020.06.20.161323

文章指出,迫切需要確定這種稱為D614G的突變會對從未有相關突變病毒中恢復的人們造成何種威脅。同樣令人擔憂的是,對於以前感染了較溫和毒株且已經康復的患者,新毒株實際可能導致第二次感染,但尚無臨床證據。他們的研究發現來自恢復期COVID-19患者的93%(38/41)血清可以中和S-D614和S-G614偽型病毒具有相當的效率,但約7%(3/41)的恢復期血清顯示出對S-G614假病毒的中和活性降低。這些發現對SARS-CoV-2傳播和免疫幹預具有重要意義。

黃愛龍教授團隊指出,鑑於SARS-CoV-2 RNA基因組的進化性質,可能需要進一步考慮抗體治療和疫苗設計,以適應D614G和其他可能影響病毒免疫原性的突變。


Spike mutation pipeline reveals the emergence of a more transmissible form of SARS-CoV-2,bioRxiv preprint doi: https://doi.org/10.1101/2020.04.29.069054

今年4月份,IBM AI醫療團隊在四月份的一項研究中警告稱,D614G突變可能會降低針對該病毒刺突蛋白的疫苗計劃有效性。5月,洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)國家實驗室的研究員貝特·科伯(Bette Korber)發表論文指出,歐洲和美國東海岸流行的是一種新型突變體病毒,其傳播力更強。科學家開始將注意力集中在D614G突變上。另外塞爾維亞一項研究中得出類似的結論。

但綜合多項研究來看,新冠病毒基因序列23403位點從A(腺嘌呤)突變成了G(鳥嘌呤)導致的D614G突變,相應的棘狀蛋白的第614個胺基酸從D變成了G D614G突變使病毒的棘狀蛋白增加4-5倍,並使這些蛋白更穩定、進而使病毒更容易侵入人體細胞,實驗室環境下可達9倍效率,D614G突變在現實環境下對新冠病毒感染力的影響仍待研究。

北京疫情病毒突變屬於D614G變異,並已有多地報告北京相關病例,諸如天津市疾控中心對天津第137例確診病例呼吸道標本的新冠病毒全基因組高通量測序和序列分析,並由中國疾控中心覆核,確認與北京新發地市場相關病例的病毒序列完全相同,屬於L基因型歐洲家系分支I。

這可能給防疫帶來困難。目前,北京市正加快儲備和加強北京核酸檢測的力量,以進一步擴大核酸檢測範圍,湖北、遼寧等多地也開始援助北京,以提升其檢測能力,並有強化社區管控趨勢。

因此,我們要準備應對病毒常態化與不確定性,從全球來看大流行遠還沒結束,大規模篩查後仍然存在漏網之魚,全國各地都有可能再次拉起警報。

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