...4G讓新冠病毒高效複製,更快傳播,但同時也可能讓它對疫苗更加敏感

2020-11-29 生物谷

2020年11月13日訊/生物谷BIOON/---在一項新的研究中，來自美國北卡羅來納大學教堂山分校、威斯康星大學麥迪遜分校、日本國立傳染病研究所和東京大學的研究人員證實冠狀病毒SARS-CoV-2發生的一種稱為D614G的突變使得這種病毒能夠在世界範圍內迅速傳播，但是這種發生在刺突蛋白（S蛋白）上的突變也可能使得這種病毒對疫苗更加敏感。相關研究結果於2020年11月12日在線發表在Science期刊上，論文標題為「SARS-CoV-2 D614G variant exhibits efficient replication ex vivo and transmission in vivo」。

D614G替換突變可增強SARS-CoV-2在倉鼠中的傳播性，圖片來自Science, 2020, doi:10.1126/science.abe8499。

這種發生D614G突變的SARS-CoV-2毒株（下稱D614G毒株）出現在歐洲，並已成為世界上最常見的毒株。這項研究顯示，D614G毒株的複製速度更快，比最初在中國擴散的SARS-CoV-2毒株更具傳播性。

這些研究結果中也有亮點：雖然D614G毒株傳播速度更快，但在動物研究中，它與更嚴重的疾病無關，而且該毒株對抗體藥物的中和作用略微更加敏感。因此，這項研究提供了一些關於SARS-CoV-2如何進化的首批具體發現。

論文共同通訊作者、北卡羅來納大學教堂山分校球公共衛生學院流行病學教授Ralph Baric說，「D614G毒株在競爭能力和生長能力上比它的祖先毒株高出10倍左右，並在鼻原代上皮細胞中極其高效地複製，而鼻上皮細胞是人與人之間傳播的潛在重要場所。」

Baric對冠狀病毒的研究已經超過30年，並在開發瑞德西韋（remdesivir）的過程中起著不可或缺的作用，而瑞德西韋是美國食品藥品管理局（FDA）批准的第一個治療COVID-19的藥物

[注意：與此同時，由世界衛生組織（WHO）贊助的團結療法臨床試驗（ISRCTN83971151, NCT04315948)的中期結果表明通過對30個國家/地區的11000多人進行的研究發現，包括瑞德西韋在內的多款藥物未能預防COVID-19患者的死亡，對28天死亡率或新冠住院患者機械通氣、住院時間幾乎沒有影響。]

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科學家們認為，D614G毒株在SARS-CoV-2中佔主導地位，這是因為它增加了S蛋白打開細胞讓病毒進入其中的能力。冠狀病毒得名於這些形狀類似皇冠的S蛋白。

D614G突變會導致S蛋白頂端上的一個起著遮擋作用的片段打開，從而使得這種病毒更有效地感染宿主細胞，但這也創造了一條通往這種病毒脆弱核心的途徑。隨著S蛋白的遮擋片段打開，目前正在測試的疫苗中的抗體更容易滲入這種病毒當中並使之喪失感染能力。

在這項研究中，Baric的研究團隊---包括論文第一作者Yixuan J. Hou---與威斯康星大學麥迪遜分校病毒學家Yoshihiro Kawaok（另一名論文共同通訊作者）和Peter Halfmann開展合作。

Kawaoka說，「最初的S蛋白在614位點上有一個胺基酸殘基'D'，但後來它被一個'G'取代了。有幾篇論文已經描述過，這種突變使得這種蛋白的功能更強，進入細胞的效率更高。」

然而，早期的研究工作依賴於一種包含這種受體結合蛋白的假型病毒，而不是真正的SARS-CoV-2病毒。利用反向遺傳學，Baric的研究團隊複製了一對匹配的在614位點編碼D或G 的SARS-CoV-2病毒，並利用細胞系、原代人類呼吸道細胞、小鼠細胞和倉鼠細胞對它們的基本性質進行比較性分析。

Kawaoka和Halfmann貢獻了他們獨特的基於倉鼠的冠狀病毒研究模型。這個來自威斯康星大學麥迪遜分校的研究團隊--包括負責倉鼠實驗的Shiho Chiba--用原始的SARS-CoV-2病毒以及Baric和Hou構建的攜帶D614G突變的SARS-CoV-2病毒（下稱突變病毒）進行了病毒複製和空氣傳播研究。他們發現，突變病毒不僅複製速度快了10倍左右，而且它的傳染性也更強。

倉鼠被接種了原始的SARS-CoV-2病毒（下稱原始病毒）或突變病毒。第二天，8隻未感染的倉鼠被放入位於感染的倉鼠附近的籠子裡。它們之間有一個隔板，所以它們不能接觸，但空氣可以在籠子之間通過。

這些研究人員在第二天開始尋找這些剛開始時未感染的倉鼠體內的病毒複製情況。這兩種病毒都在倉鼠之間通過空氣傳播，但傳播時間不同。

對於突變病毒，這些研究人員在兩天內就觀察到8隻倉鼠中的6隻被傳染，到第4天時，所有的倉鼠都被傳染。對於原始病毒，他們在第二天沒有觀察到病毒傳播，不過所有暴露的倉鼠在第四天都被感染了。

Kawaoka說，「我們觀察到突變病毒比原始病毒在空氣中傳播得更好，這可能解釋了為什麼這種病毒在人類中佔主導地位。」

這些研究人員還研究了這兩種冠狀病毒毒株的病理情況。一旦倉鼠被感染，它們呈現出基本相同的病毒載量和症狀。（遭受突變病毒感染的倉鼠在生病時體重略微減輕。）這表明，雖然突變病毒在感染宿主方面要好得多，但它不會導致明顯更嚴重的疾病。

不過，這些研究人員提醒說，這些在倉鼠中觀察到的病理結果在人類研究中可能不成立。

Baric說，「SARS-CoV-2是一種全新的人類病原體，它在人類群體中的進化很難預測。新的變體不斷出現，比如最近在丹麥發現的水貂SARS-CoV-2第5集群變體（cluster 5 variant）也編碼D614G。為了最大限度地保護公眾健康，我們必須繼續跟蹤和了解這些新的突變對疾病嚴重性、傳播、宿主範圍和易受疫苗引起的免疫力的影響。」（生物谷 Bioon.com）

參考資料：1.Yixuan J. Hou et al. SARS-CoV-2 D614G variant exhibits efficient replication ex vivo and transmission in vivo. Science, 2020, doi:10.1126/science.abe8499.

2.Common SARS-CoV-2 mutation may make coronavirus more susceptible to a vaccine
https://medicalxpress.com/news/2020-11-common-sars-cov-mutation-coronavirus-susceptible.html

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