撰文 | 王立銘
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你好，我是王立銘。2022年1月6日，第35期《巡山報告》又和你見面了。咱們的巡山報告也正式進入了陪伴你的第四個年頭，祝所有巡山報告的讀者們新年好，願你們2022年平安順遂。
在剛剛過去的一個月里，有這麼幾個問題，我認為值得關注。
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首先來說說最近你一定很關注的新冠病毒奧密克戎（Omicron）變種。自2021年11月份這種毒株首次在南非被報道以來，它已經快速超越在2021年所向披靡的德爾塔（Delta）變種，成為世界許多國家（包括南非、英國、印度、澳大利亞、日本等國）最流行的新冠毒株。
目前，關於這種新病毒變種的具體傳播力以及毒性變化，仍存在不少模糊難解甚至是自相矛盾的地方，這裡我們暫且就不下什麼結論了。也許我們可以做個粗糙的假設，即便奧密克戎的致病性和原始傳播力可能弱於德爾塔，但因為奧密克戎毒株突破免疫保護的能力非常強，顯著得強於德爾塔毒株——不管是既往新冠感染提供的免疫保護，還是現有各種疫苗提供的免疫保護 [1-5]。這就導致：全人類在過去一年裡辛辛苦苦用近百億支疫苗構建了針對新冠病毒的免疫防線，這道防線對於包括德爾塔在內的各版本變種都是相當有效的，但在奧密克戎面前，這道防線又重新變得搖搖欲墜，隨時有崩塌的風險。
換句話說，奧密克戎毒株最顯著、也是最值得我們關心的特點，就是它驚人的免疫逃逸能力。這主要是由於奧密克戎毒株攜帶的大約50個基因位點突變，特別是刺突蛋白攜帶的32個突變——這是新冠病毒入侵人體細胞的關鍵部位，也是人體免疫系統識別和消滅新冠病毒的關鍵部位。
那麼新問題就來了：如此高密度的基因變異又是從何而來呢？
我們首先得承認，新冠病毒持續出現新的基因變異、新的病毒變種，都是無可避免的事情。更有甚者，我們已經知道目前所有的新冠疫苗都無法徹底阻斷病毒傳播，而只能顯著的降低病情的嚴重程度，這就是所謂泄露式疫苗（leaky vaccines）。這一點我們在過去一年的巡山報告中也曾反覆和你提及。對於疫苗接種者而言，泄露疫苗還是有很大的價值；但對於病毒來說，這類疫苗接種反而會形成持續的選擇壓力，讓病毒進化出能夠逃逸和抵抗疫苗保護作用的新變種。從這個角度說，奧密克戎出現的出現有它的必然性。
但奧密克戎變種仍然有一些很奇怪的地方。一個特別讓人難以理解的地方是，2021年11月，奧密克戎變種首次在南非被發現時，就已經攜帶大量基因變異，很多變異位點是前所未見的，在過去流行的各個版本的新冠變種上都不曾出現。有人甚至推測這個變種早在2020年初就已經和其他毒株分道揚鑣，獨自進化了 [6]。
但即便如此，病毒變異也是要遵循進化論的基本規律的，這麼多變異不可能一夜之間突然出現，總要遵循隨機變異-自然選擇-適者生存-產生和積累更多變異的過程。按照這個規律，在過去1年多時間裡，全世界科學家和醫生應該持續發現一系列新的病毒變種，一步步看着奧密克戎發展到今天這個樣子才對，但奧密克戎變種似乎並不遵循該規律。
面對這個矛盾，科學家們給出了三個可能的猜測：第一，奧密克戎變種的祖先長期在某些疫情防控不到位、基因測序沒有充分展開的地區隱秘傳播，一直到2021年底才被病毒研究做得相當不錯的南非研究機構發現。第二，奧密克戎毒株不是在人群中持續傳播和進化的，而是在某個人體內長期傳播和進化的。更具體來說，可能是一個存在免疫缺陷的病人，比如艾滋病人，被新冠病毒感染後無法徹底清除病毒，新冠在他/她體內持續存在了幾個月甚至更長時間，並在這段時間裡持續變異和進化，最終產生了奧密克戎變種。第三個解釋則是說，奧密克戎變種根本不是在人類世界形成的，而是在某種動物群體裡傳播進化而來，然後才重新回到人類當中，這樣一來我們自然無法觀察到它的進化過程 [7]。
更有意思的是，這三種可能性看起來都有一些間接證據支持。
第一個解釋和目前被疫情撕裂的世界局勢恰好能對應。在非洲、中亞、南美的很多國家，基本的新冠核酸檢測能力都不具備，更不要說對新冠樣本進行基因組測序了，就算在那裡出現了全新的病毒變種，只要沒充分外溢到有檢測能力的那些地區，人類壓根不會知道他們的存在。
第二個解釋的證據就更豐富一些。簡單來說，對於健康人來說，新冠病毒從感染到被人體免疫系統徹底清除大概也就是一周到10天左右的時間，在這段時間內病毒能夠積累的變異數量還是比較有限的。但是在少數情況下，如果感染者的自身免疫機能低下，比如是正在治療中的癌症患者、器官移植者、自身免疫病患者和艾滋病患者等，那麼他們身體的免疫系統可能無法徹底清除病毒，病毒就有可能在他們體內長期存在，從一個細胞擴散到另一個細胞，從一個組織擴散到另一個組織，在這個過程中持續的變異、選擇、進化。
此外，科學家確實在有些免疫力低下的患者體內發現了長期存在和持續變異的新冠病毒，而且這些病毒變體也或多或少帶有一些和奧密克戎類似的變異位點 [8-10]。特別是，奧密克戎基因組序列里多了9個鹼基的短片段，和人類基因組某個基因的序列是一樣的 [11]。有些研究者認為，這個現象是因為奧密克戎是在人體中進化形成的，在傳播過程中順帶帶走了一小段人體自身的基因序列。不過，這個證據算不上很強，畢竟9鹼基是一段非常短的序列，很難用來準確地判斷變種的具體來源。
我們這期巡山報告會着重分析這第三個解釋：奧密克戎變種是不是來自動物世界？
這個說法乍聽起來有點難以想象，但仔細分析起來也有很多合理的地方。而且請注意，如果這條路線被證實，那麼人類對抗新冠的前景可能就會更加灰暗。
其實在過去兩年裡，我們已經知道人是能夠把新冠病毒傳播給不少種類的動物的，包括家養的貓和狗，也包括動物園裡的老虎、獅子、猩猩等動物 [12]。而反過來，也有證據證明，某些動物比如水貂，也能夠重新把新冠病毒回傳給人 [13]。
那具體到奧密克戎，有沒有可能這種變體是在某種動物群體裡進化出來，然後才在去年底重新回過頭來入侵人類呢？目前確實有一些證據支持這個可能性，這裡我們詳細討論討論。
2021年12月24日，中科院遺傳發育所錢文峰實驗室的一項研究 [14] 發表於《遺傳學和基因組學雜誌》，提示密克戎變種可能是在老鼠群體中進化而來的。
研究基於這樣一個認知：病毒基因組由4種鹼基分子組成，在複製和變異過程中，每種鹼基都有可能變成其他三種，這樣一共存在12種變異的方式。只要病毒變異積累的足夠多，可想而知這12種變異類型肯定都會出現。但在不同動物中，病毒變異的這12種方式出現的頻率並不一樣，這種差異可能是因為不同物種細胞內環境存在微小的差別，從而對不同類型的鹼基變異有不同的誘導能力。這樣一來，我們可以根據這些變異方式的頻率，反過來倒推一種病毒的變異是在哪種動物體內出現的。
根據這個簡單的原理，研究者們發現，在2021年11月奧密克戎大爆發之前採集到的奧密克戎變種的變異方式，和在那之後採集到的變種截然不同。前者和老鼠體內的病毒變異方式類似，後者才接近人體中病毒的變異方式。
請注意，新冠原始毒株並不會感染小鼠，因為新冠刺突蛋白入侵細胞需要細胞表面一個叫做ACE2的蛋白質作為受體，但新冠病毒原始毒株和小鼠體內的受體ACE2的親和力很低。在2020年初，科學家們為了用小鼠研究新冠病毒，還需要專門將人體的ACE2基因轉入小鼠，人工構造出能夠被新冠感染的小鼠模型 [15]。但奧密克戎變種則大大不同，它和小鼠ACE2的結合能力遠超所有已知的新冠變種 [16]，如果奧密克戎不是在小鼠里進化來的，那這個巧合還真不好解釋。
那奧密克戎又是如何獲得對小鼠ACE2的結合能力呢？之前人們已經發現，原始版本的新冠病毒固然不能感染小鼠，但只需要它出現少數幾個位點的變異，就能夠獲得感染小鼠的能力 [17]。利用這個現象，不少研究組就在小鼠模型中一代代地持續感染新冠病毒，給它變異和進化的機會，從中篩選出能夠高效感染小鼠、並且導致小鼠患病的病毒變種。這當然不是為了製造鼠類生物武器，而是為了幫助我們利用小鼠模型方便進行新冠病毒感染的研究和藥物開發工作。人們也因此找到了不少特定的基因變異位點，特別是Q493和Q498這兩個位點的變異，能夠幫助新冠病毒更好的感染小鼠——而這兩個位點恰恰也出現在奧密克戎毒株當中。
請注意，這兩個位點的變異並不會提高新冠病毒和人體ACE2受體的結合力，只會大大提高它和小鼠ACE2蛋白的結合力。順理成章的解釋就是，奧密克戎變種是在小鼠群體裡傳播和進化來的，在進化過程中，它通過Q493和Q498以及其他位置的一些變異，獲得了對小鼠ACE2受體的極強的結合力。等到再一次傳播回人類社會，已經進化得面目全非的奧密克戎其實在傳播力和毒性上都沒有太大的變化，但卻輕而易舉地突破了人類世界中也已構造出來的免疫屏障，得以橫行無忌。
順着這個線索發掘，研究者們又發現類似Q493和Q498的基因變異，並不是在奧密克戎身上第一次出現的。早在2021年7月，美國的研究者們就在紐約市的廢水處理廠里，檢測到了新冠病毒的RNA片段，其中就有這兩個基因變異 [18]。而那個時候奧密克戎毒株在美國還根本沒有出現，也沒有任何新冠基因組序列里出現過這兩個位點的變異。因此，更大的可能就是，在2021年夏天，美國紐約地區的動物，特別是老鼠身上，已經開始出現奧密克戎的近親了。這些近親已經通過在老鼠群體中的傳播和進化，獲得了Q493和Q498這兩個標誌性的基因變異，正隨時準備着重新殺回人類世界。
這裡還想多說一句，上面的三個解釋實際上可能並不矛盾。比如奧密克戎的進化歷程中可能既走過了老鼠傳播的進化路徑，也走過了在某些慢性感染者體內的進化路徑，同時這一切可能確實也靜悄悄的發生在人類世界的關注之外。但很顯然，動物世界傳播和進化這種可能性，把新冠防控的難度又大大提升了一個級別。
我們知道，人類之所以對流感病毒束手無策，主要是因為這種病毒導致的疾病症狀較為輕微，在潛伏期內也能傳染，所以傳播鏈條很難被快速徹底地切斷。但與此同時，流感病毒在人類世界之外存在廣泛的動物宿主，包括狗、貓、豬、馬、海豹和各種鳥類，在這些動物群體中，流感病毒長期持續傳播、變異、重組，如果偶然進化出了能夠重新入侵人類世界、同時突破人類已有的免疫保護的全新毒株（一般稱為antigenic shift，病毒的抗原轉變），那麼流感大流行就會降臨。在過去100年間，1918年、1957年、1968年、2009年的四次流感大爆發，正是因此而起，未來，類似的流感大爆發隨時還會降臨。根據目前我們對新冠病毒的研究，特別是對奧密克戎毒株的逐漸深入理解，新冠病毒的長期共存和持續流行，可能也會走上流感的類似路徑。
這也意味着，人類目前對新冠的防控策略需要進一步地檢討和改進，除了要確定如何防控眼下的疫情，還需要為未來隨時可能到來的下一輪大流行做好預警和準備。這對於應付當下疫情已經焦頭爛額的人類來說，當然不是個好消息。
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說完這個讓人可能有點沮喪的消息，我們再看點稍微振奮人心的消息。
在剛剛過去的這個月，不少新冠藥物扎堆上市。第33期巡山報告裡介紹過的、美國默沙東公司和 Ridgeback Biotherapeutics 公司聯合開發的口服抗病毒藥物莫諾匹拉韋（Molnupiravir），在2021年12月23日正式獲得美國藥監局（FDA）的緊急使用授權 [19]。在12月22日，美國藥監局還批准了輝瑞公司的口服新冠藥Paxlovid。在臨床試驗中，兩款藥物也都證明了能夠阻止相當比例的輕症或者中症新冠患者發展到重症和死亡，其中，莫諾匹拉韋能夠降低30%的重症和死亡風險 [21]，而Paxlovid的效果更加驚人，在臨床試驗中它能將輕中症患者住院和死亡的可能性降低接近90% [22]。
在這之前的2021年12月9日，國內藥企騰盛博藥的一款新冠單抗類藥物安巴韋單抗/羅米思韋單抗聯合療法也正式獲得中國藥監局的批准上市。在此前進行的3期臨床試驗中，這款藥物也能夠將將輕中症患者住院和死亡的可能性降低80% [23]。這是國內首款被批准上市的新冠治療新藥，不過在全球範圍，新冠單抗類藥物此前已經有數個產品獲得批准上市，包括美國再生元公司的一款抗體藥物（casirivimab/imdevimab聯合療法），美國禮來公司和中國君實公司合作開發的一款抗體藥物（etesevimab/bamlanivimab聯合療法），還有英國GSK公司與美國Vir Biotechnology公司合作開發的一款藥物（sotrovimab），處在開發階段的類似藥物至少還有好幾十個。
請注意，上述這幾類藥物的作用機理並不相同。默沙東的莫諾匹拉韋和輝瑞的Paxlovid都是口服的小分子藥物，但兩種藥物的作用機制也不同：前者是核苷酸類似物，能夠干擾病毒的基因複製環節；後者則是蛋白酶抑制劑，干擾病毒蛋白質的切割和病毒顆粒的順利組裝。而單抗類藥物都是大分子蛋白質藥物，需要靜脈注射使用，作用是幫助人體產生「被動免疫」，直接結合和識別體內的新冠病毒顆粒，激發人體免疫反應消滅病毒。
拋開這些具體的作用機制不談，幾類藥物使用的時間窗口卻是比較類似的。它們都是針對病毒本身進行作用，遏制病毒的複製和擴散，因此最佳使用時機是病毒剛剛進入人體、尚未引起嚴重症狀的那段時間；甚至還可以再超前一步使用，為可能暴露在病毒高危環境中的人做緊急預防。而一旦病毒已經在人體中複製幾天，這個時候人體針對病毒的免疫反應已經開始被啟動，病毒的水平開始下降，再使用這幾種藥物效果就不會太好了。這也是為什麼上述幾類藥物目前批准使用的場合都是 「有發展到重症的風險因素的輕症和中症患者」，比如那些高齡的、有慢性病的、免疫力缺陷的輕中症患者，防止這些患者發展成重症。
而這種使用方法本身就提示了這些藥物的一個潛在的問題：它們需要在第一時間給儘可能多的符合條件的新冠確診患者用上，才有可能起到大幅度降低重症率和死亡率的作用。這樣一來對這些藥物的產能和分發能力就提出了很高的要求。還有就是，在實際使用的時候，醫生們要首先能夠對新冠感染者做到儘快確診，還得準確地判斷這些患者是否符合用藥標準以防濫用，這對基層醫療機構的新冠診療能力也是不小的挑戰。所以，就像我們在第33期巡山報告裡講過的那樣，想要依靠藥物終結新冠疫情是不切實際的想法，疫苗始終是對抗疾病大流行最有效的方法。但無論如何，如果在這些藥物的加持下，人類能將新冠的重症率和病死率再降低一個數量級，接近甚至是低於季節性流感的水平，那麼我們制定新冠防控政策也就有了更多靈活調整的空間。
還有一個問題值得一提，奧密克戎變種已經能夠逃逸疫苗保護，它是否也會逃逸這些藥物的作用？
從原理上說，奧密克戎引人注目的變異主要發生在病毒表面的刺突蛋白區域，而兩款口服藥物，莫諾匹拉韋和Paxlovid的作用機制則是在病毒顆粒形成之前的複製和組裝環節，因此大概率還仍然對奧密克戎毒株有效。兩家製藥公司也都做出了相似的表態，當然具體數據還有待進一步的觀察 [24]。
但單抗類藥物可能就不是太妙了。這類藥物的作用機制就是直接識別新冠病毒的表面特徵，刺突蛋白是它們最重要的的識別對象。奧密克戎毒株的刺突蛋白變得面目全非，大大影響了現有單抗藥物的效果。從目前已經發表的數據來看，絕大多數現有單抗藥物已經失去了對奧密克戎毒株的識別能力，少數幾個單抗藥物儘管識別能力大大下降，但仍然還可以有效地識別和中和奧密克戎毒株，這裡面包括上面咱們討論過的騰盛博藥的新冠藥物（更準確地說，是騰盛博藥聯合使用的兩種單抗當中的一種）[25]，還有GSK公司與 Vir Biotechnology 公司合作開發的那款單抗藥物（Sotrovimab）[26]。這一方面說明即便奧密克戎擁有很多突變，人類的抗病毒武器也並未徹底失效；另一方面，這也提示我們也許可以通過研究單抗藥物何以失效、何以繼續有效，從中找到能夠廣泛對抗各種新冠變種的新單抗藥物。
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這期報告的最後，我們再來討論兩項和新冠無關、但充滿想象力的研究。
在18期巡山報告裡，我們討論過所謂「年輕血液」的研究。在中世紀歐洲的很多傳說里，年輕人的血液具有返老還童的神奇功效。到了1960-1970年代，科學家們發現，如果把老年老鼠的血管和年輕老鼠的連通起來，讓年輕的血液流入老年老鼠體內，一段時間後，老年老鼠似乎真的煥發了青春 [27]，壽命也有顯著的延長 [28]。根據這些發現，人們有理由猜測，年輕老鼠的血液里，應該含有一種能夠幫助動物永葆青春、延緩衰老的化學物質。如果找到這種化學物質，那麼返老還童就不再是純粹的神話了。
但這個方向上的具體進展一直緩慢，還存在不少爭議。比如2013年，哈佛大學的科學家 Amy Wagers 就發表論文說，年輕老鼠血液里一個叫作GDF11的蛋白質承載了返老還童的效果，如果注射給老年老鼠，不光大腦神經細胞能夠再生 [29]，肌肉組織也能恢復活力 [30]。但是僅僅兩年後，美國諾華製藥的科學家們就幾乎完全推翻了這個結論 [31]，認為GDF11不光不能讓動物返老還童，甚至還有促進衰老的副作用。
GDF11這個分子可能是找錯了對象，但年輕血液的生物學功能卻是實打實的。那麼是不是存在其他的年輕因子尚未被找到呢？
2021年12月6日的《自然-衰老》雜誌刊登了一項新研究 [32]，美國匹茲堡大學的科學家們發現了另一個可能的因子：血液中循環的細胞外囊泡。這個名詞你可能會覺得很陌生，它不是一種單一的物質，而是一類微型的細胞結構，是人體細胞向外界環境釋放物質的一種方式。簡單來說，細胞的細胞膜向外突出形成微小的凸起，這些凸起和細胞中間的連接斷開，就能形成一個個微小的球形泡狀結構，直徑從幾十到幾百納米不等。這些囊泡中往往會攜帶一小部分來自原生細胞的物質，比如蛋白質、RNA等等。如果它們恰好被其他人體細胞給吸收吞噬進去，就有可能完成一次細胞之間的物質和化學信號傳遞。
在這項研究里，研究者們首先證明年輕老鼠的血液輸入年老老鼠後，確實如之前的研究所發現的那樣，能夠促進年老老鼠的肌肉再生，起到部分返老還童的效果。如果去除年輕血液里的細胞外囊泡，那這個效果就消失了。更進一步的，研究者們還發現這些囊泡內包裹了一種RNA片段，編碼一個名叫Klotho的抗衰老蛋白。當這些來自年輕老鼠的囊泡進入老年老鼠的血液，被老年老鼠的肌肉細胞所吸收，囊泡內部的RNA分子就因此也進入老年鼠的肌肉細胞，在那裡驅動Klotho蛋白質的表達，從而起到促進肌肉再生的效果。如果要用遺傳學方法去除囊泡里的 Klotho RNA，那麼細胞外囊泡和年輕血液的返老還童的效果都消失了。這麼看的話，年輕血液的神奇功效，至少部分來自於攜帶特殊RNA分子的細胞外囊泡。
這個研究發現我們暫且按下不表，在2021年12月，還有一個類似的研究值得我們稍微探討一下。在18期巡山報告中，我們討論了這麼一項研究：研究者們發現老年鼠如果被強迫運動，那麼它的血液里就含有一些能延緩衰老的成分，輸入懶老鼠體內也能起效，促進懶老鼠的神經細胞再生，提高懶老鼠的腦功能。研究者們發現這個效果可能是通過一個名叫GPLD1的蛋白質實現的。運動以後，GPLD1在血液里的濃度就會上升；如果在懶老鼠的體內過量生產這個蛋白質，能起到延緩大腦衰老的作用 [33]。換句話說，運動員的血液里，含有能夠延緩大腦衰老的成分GPLD1；只要有GPLD1，躺着不動也算是自己運動過了。
無獨有偶，2021年12月8日《自然》雜誌也發表了一項研究 [34]，美國斯坦福大學的科學家們從運動老鼠的血液里，找到了另外一種起到類似作用的蛋白質——凝集素蛋白（clusterin）。研究方法也比較類似，這裡就不再展開了。簡而言之就是，研究者們發現，老鼠如果持續運動，血液里凝集素蛋白的水平就會大大提高，當這些凝集素蛋白通過輸血進入懶老鼠體內，就能進入大腦，降低大腦中的炎症反應，提高認知功能。如果去除血液里的凝集素蛋白，這個療效就消失了。
我再整理一下上面的內容。剛剛描述的這些研究，總而言之就是說，年輕誘惑力的老鼠的血液——不管是真實年齡小的老鼠的血液，還是持續做運動保持青春的老鼠的血液——有着各種各樣的神奇功效，特別是可以提升其他老鼠的大腦功能和肌肉功能，起到預防和延緩衰老、甚至是返老還童的效果。
但具體是哪些物質起到了這些作用目前確實還是一團亂麻，我們剛剛就至少提到了四個不同的分子，GDF11、Klotho、GPLD1，還有凝集素。這四個分子在血液里的運輸方式不同，作用機制也大相徑庭，但偏偏不同的研究里看起來都有充足的證據說明，有它們就行，非它們不可。那問題就來了，這些分子之間是什麼關係呢？一個可能性是，這些研究都是成立的，在不同的特定場景里，就真的是血液里不同的特殊物質來負責傳遞返老還童的功效。還有一個更大的可能性是，年輕血液的神奇功效遠比我們想象的複雜，涉及到大量的不同物質，還牽扯到這些物質之間的相互作用。因此目前所有這些研究都只看到了這個複雜網絡的冰山一角而已，就如盲人摸象，每個人摸到的大象部位都不一樣。
當然，不管這背後的具體機制是什麼，有多複雜，至少有一點是明確的：年輕動物的血液確實有神奇功效，延緩衰老、增強體質，甚至返老還童。理解了年輕血液到底為何如此神奇，也許能幫助我們理解長壽和衰老的秘密，更能幫助開發藥物延年益壽。這是我自己非常感興趣的一個研究方向。在未來，如果有新的進展，我還會第一時間和你匯報。
這就是本月的巡山報告，下個月我繼續為你巡山。
參考文獻：（上下滑動可瀏覽）
製版編輯|盧卡斯
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