IT|超越Omicron:科学家们将目光投向COVID-19进化的长期“游戏”( 二 )


变异是病毒生命周期的一个正常部分 。它们发生在病毒复制自身的时候 。其中许多突变是无关紧要的,其他突变对病毒本身是有害的,还有一些突变可能为它提供竞争优势 。
在2020年初,人们的假设和希望是SARS-CoV-2不会变化得太快 。像其他冠状病毒一样,它有一种机制,可以防止病毒基因组在复制过程中发生太多的变化,或错误 。
Luban说:“这种病毒具有冠状病毒所特有的校对机制,因此坊间的说法是这些病毒不像其他RNA病毒那样容易出错,如脊髓灰质炎病毒、流感病毒或HIV-1 。”
事实上,在大流行的早期,SARS-CoV-2每月积累了大约两个突变--一个缓慢的变化速度,这支持了最初的预测,即SARS-CoV-2将是一个迟缓的突变者 。
然而,包括Luban在内的少数科学家对此并不那么乐观 。2020年3月,Luban开始仔细研究1918年流感大流行的数据 。他发现了一张引人注目的图表,显示在1918年和1919年期间,英国的死亡人数出现了三次大的高峰,这可能是新的病毒变体引起的重复感染周期的指标 。
“这可能是我们在SARS-CoV-2中的走向吗?” Luban想知道 。
他向全世界的流感专家和流行病学家提出了这个问题 。许多人甚至因为提出这种可能性而感到愤怒,Luban和Lemieux说这种反应可能是出于一种善意的,即使是错位的,让人们放心和避免危言耸听的冲动 。
“问题是,如果你说房子没有着火,大多数时候你是对的,房子没有着火,”Lemieux说 。“但有时当火警警报响起时,要做的事情就是疏散房屋里的人员 。”
在SARS-CoV-2的基因组中出现了一些不祥的变化,使Luban的怀疑得到了放大 。其中一个变化是改变了称为D614G的刺突蛋白的突变 。Luban注意到了这一点,因为它让他想起了他在前两次爆发的埃博拉病毒中研究的突变--在病毒用来入侵人类细胞的蛋白质机制中的单个氨基酸交换 。这让Luban和一些志同道合的同事认为,这种突变可能是一种适应性,可以增加SARS-CoV-2的感染性--就像埃博拉病毒的类似变化 。
2020年秋天,第一个令人担忧的变体Alpha 出现了,在全球掀起了疾病和死亡的浪潮 。
Luban说:“出现了一种变体,它的突变可能比之前大流行的任何菌株中出现的突变多10倍 。它席卷了整个地球并占领了整个地球,突然间,对话发生了变化 。”
重叠的COVID突变
从那时起,新的变体已经出现:Beta、Gamma、 Delta及 Omicron 。而感染、住院和死亡的周期一直在持续,与1918-1919年流感爆发期间的死亡浪潮并不一样,这引起了Luban的注意 。
Lemieux说,这已经成为一种大流行性的变种 。它们出现了,被识别了,并在人类和动物模型中被描述出来 。单克隆抗体疗法现在可以根据变异体进行定制,最终疫苗可能会根据变异体进行校准 。
Lemieux说:“想想我们已经走了多远,大流行病在多大程度上是变异体,这太疯狂了 。”
有关该病毒未来进化的一些线索可能来自 Omicron的过去 。虽然 Omicron的来源仍然是一个科学猜测的问题,可能永远不会得到解决,但研究人员有四种起源理论,它们同样适用于 Omicron和以前关注的变体 。
这意味着这些起源机制中的任何一个都可能产生下一个变体 。
第一个理论是围绕着可能使其他变异积累起来的关键性变异 。Luban将这些突变描述为本身对变异体的传播性可能不是那么重要,但可能是其他重要突变的关键促成因素 。这就是例子 。D614G是一个关键性的突变 。没有它,Alpha, Beta及Gamma 变体就不会发生 。
Luban说,这种关键突变已经并将可能成为病毒进化的一个永久特征,并可能导致新变体的出现 。