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著名病毒學家河岡義裕等人利用轉基因小鼠和倉鼠模型,首次在動物體內證實奧密克戎變異株的致病性顯著低於新冠病毒原始毒株。但真實世界中奧密克戎的毒力如何,仍需謹慎觀察。
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文|南方周末特約撰稿 湯波
責任編輯|朱力遠
截至2022年5月21日,新冠病毒在全球感染人數已超過5.2億,死亡人數也超過627萬。5月12日,朝鮮首次報道新冠病毒病例,預計感染人數已超過朝鮮總人口的10%。自2021年底以來,中國多地也因為新冠奧密克戎變異株感染反覆暴發疫情,導致疫情防控形勢複雜而嚴峻。5月中旬發表在學術期刊《自然》上的最新研究顯示,正是因為新冠病毒不斷發生變異,且主流變異株如奧密克戎變異株的致病性減弱,傳染性變強,致使疫情防控難度加大。
2020年末,一種名為B.1.1.7的新冠病毒變異株首先在英國出現並迅速在全球多個國家和地區傳播。為了提醒公眾,世界衛生組織將這些變異株分類為關注變異株和感興趣變異株。被世界衛生組織列為關注變異株和感興趣變異株,一般是指發生了多處鹼基突變,並導致傳染性增加、致病性變強或者現有防控措施有效性降低的新冠病毒變異株。
在學術界,一般根據基因突變的遺傳關係來確定病毒的系統發育譜系,然後根據系統發育譜系給病毒變異株命名,如在2020年10-12月首先在英國發現的B.1.1.7變異株,在南非發現的B.1.351變異株,在巴西發現的P.1變異株,以及在印度發現的B.1.617變異株。由於字母加數字的命名法難以記憶,媒體往往喜歡用地名替代這種科學命名法,但是這勢必容易造成對所涉國家或地區的誤解和歧視。為此,世界衛生組織決定用希臘字母對這些病毒變異株進行通俗命名,比如將B.1.1.7、B.1.351、P.1和B.1.617.2變異株分別命名為阿爾法(Alpha)、貝塔(Beta)、伽瑪(Gamma)和德爾塔(Delta),之後出現的變異株均按這種命名法。
不斷變異是病毒的基本特徵,新冠病毒當然不是例外。2021年11月,一種按系統發育譜系命名的B.1.1.529變異株在南非橫空出世,最後成為新冠病毒變異株中的「王者」。該變異株在刺突蛋白中具有至少35個突變,而當時在南非新增病毒的病毒測序結果與B.1.1.529變異株序列一致。世界衛生組織將B.1.1.529變異株列為新的關注變異株,並命名為奧密克戎(Omicron)變異株。奧密克戎是第14個希臘字母,表明在此之前已有13個變異株被列為關注變異株,但是除了阿爾法和德爾塔變異株之外,均屬於小範圍流行的變異株,並沒有引發太多關注。阿爾法和德爾塔變異株曾經分別在全球120個和180個國家及地區出現,是推動新冠疫情全球大流行的重要變異株。
相對而言,奧密克戎變異株傳播能力更強,超過了以往所有的變異株。截至2022年3月31日,奧密克戎變異株已在188個國家被發現,並成為全球範圍內的主要變異株,占2022年2月23日至3月24日提交序列的99.7%。2022年1月,全球健康專家、美國華盛頓大學克里斯多夫·默里(Christopher Murray)教授在《柳葉刀》雜誌撰文預測,奧密克戎變異株將感染全球超過50%的人口。在2021年12月中旬登陸中國以來,奧密克戎變異株在中國多地引發較大規模的疫情,其中上海感染者累計已超過60萬人。
與最初在武漢發現的新冠病毒序列相比,奧密克戎變異株至少新增了60個突變點,其中刺突蛋白超過35個突變,而刺突蛋白內最關鍵的受體結合結構域上攜帶15個突變,相對而言,德爾塔變異株在該區域僅有2個突變。在這15個突變中,只有4個突變出現在以往的關注變異株中。根據突變位點的差異,奧密克戎變異株可分為4個子變異株,分別是BA.1、BA.1.1、BA.2和BA.3,其中前三者是主要流行毒株。另據加拿大廣播公司等媒體報道,2022年4月以來,世界衛生組織正在追蹤監測BA.4和BA.5子變異株,其中BA.4在南非、博茨瓦納、丹麥、蘇格蘭和英格蘭等國家被發現。
從目前的監測數據和初步研究來看,BA.2子變異株更值得關注。監測數據顯示,BA.2變異株在全球至少68個國家和地區出現,其中在丹麥、印度、挪威、新加坡、英國和美國等多個國家已占據主導地位。根據早期研究,BA.2的傳播能力比BA.1高大約30%到60%,其有效繁殖率是BA.1的1.4倍。細胞培養顯示,BA.2在人鼻上皮細胞中的複製能力更強,而倉鼠體內實驗顯示,BA.2比BA.1更具致病性,因此有人認為BA.2具有更高的健康風險,而且具有不同的抗原特性,建議將BA.2單列為新的關注變異株,並用新的希臘字母為其命名。
與德爾塔變異株相比,奧密克戎變異株感染者的重症率、住院率、入住ICU率、死亡率、住院時間等均大幅降低或減少。相反,奧密克戎變異株無症狀感染者的比例則大幅提高。越來越多的證據表明,感染奧密克戎變異株的患者表現出比感染早期變異株的患者更輕微的症狀。
除了臨床觀察結果之外,為了進一步研究奧密克戎變異株的致病性,科學家一般選擇體外細胞培養和動物試驗進行。
2022年1月,《自然》雜誌在線發表了香港大學和海南醫科大學等研究機構的研究成果,研究人員利用人類肺上皮細胞體外培養試驗觀察到,奧密克戎變異株的複製效率比新冠病毒原始毒株降低3.4~4.2倍,相應地,阿爾法、貝塔和德爾塔變異株複製效率與原始毒株相當或更高。研究人員觀察到,在細胞中檢測到的傳染性病毒滴度方面,奧密克戎變異株比原始毒株降低100~500倍。
與此同時,研究人員還進行了轉基因小鼠攻毒試驗,該轉基因小鼠表達了人源血管緊張素轉換酶,這是新冠病毒入侵人體細胞的關鍵受體。鼻內攻毒試驗顯示,與原始毒株和德爾塔變異株相比,奧密克戎變異株在小鼠體內鼻細胞和肺上皮細胞的複製效率同樣大幅降低。從小鼠感染後的症狀來看,與原始毒株和其他常見變異株相比,奧密克戎變異株感染的小鼠體重減輕幅度顯著減少,發病時間明顯推遲,存活率大幅提高。
在同一天,《自然》雜誌同時發表了美國威斯康星大學和日本東京大學的著名病毒學家、美國科學院院士河岡義裕(Yoshihiro Kawaoka)團隊關於奧密克戎變異株(B.1.1.529)致病性減弱的動物實驗研究結果。與香港大學的研究類似,河岡義裕團隊利用表達人源血管緊張素轉換酶的轉基因小鼠和倉鼠作為動物模型。結果顯示,與貝塔變異株相比,奧密克戎變異株感染後實驗動物體重減輕幅度很小,鼻甲和肺部的病毒複製水平和可傳染性病毒滴度都大幅降低,表明奧密克戎變異株的致病性顯著變弱。
2022年5月16日,河岡義裕團隊再次在《自然》雜誌上發表最新研究成果。同樣採用表達人源血管緊張素轉換酶的轉基因小鼠和倉鼠作為動物模型,這次重點評估了奧密克戎三個子變異株特別是BA.2的致病性和傳染性。無論是轉基因小鼠還是倉鼠,感染奧密克戎變異株之後,實驗動物的肺臟或鼻甲病毒滴度和病毒載量均顯著降低。具體來說,BA.2和BA.1的致病性和傳染性相當,但是它們的致病性都顯著低於原始毒株,這項研究也是首次在體內證實BA.2子變異株的致病性顯著低於新冠病毒原始毒株。
研究人員還評價了已批准上市或正在進行臨床試驗的單克隆抗體和口服抗病毒藥物對BA.2的治療效果,其中一些治療性單克隆抗體能在一定程度上抑制BA.2在倉鼠肺部的複製,而他們之前的研究顯示這些抗體對BA.1基本無效;另外,三種抗病毒口服藥均能有效抑制BA.2在倉鼠肺部的複製,而且有正在開展臨床試驗的S-217622抗病毒藥物還能抑制BA.2在鼻細胞中的複製,有望成為另一款療效顯著的抗新冠病毒口服藥物。
如果說致病性變弱勉強算一個好消息的話,那麼傳染性變強則是奧密克戎變異株帶給人類的一個壞消息。有研究認為,奧密克戎變異株的基礎繁殖數(R0)可達8-10,是德爾塔變異株的2-3倍,僅次於傳染性極強的麻疹、腮腺炎、百日咳和水痘。致病性變弱無疑是奧密克戎變異株傳染性變強的一個重要原因,大量無症狀感染者的出現,為病毒感染留出了大量的時間,也讓疫情防控難度大幅增加。除此之外,奧密克戎變異株依靠基因突變獲得了更強的免疫逃逸能力。
無論是疫苗接種還是感染病毒獲得的免疫防線,奧密克戎變異株都具有更強的免疫逃逸能力。據丹麥一項涉及近1.2萬個家庭的研究顯示,在完全接種疫苗的人群中,奧密克戎變異株的傳染性是德爾塔變異株的2.6-3.7倍,而在未接種疫苗的人群中,兩種變異株之間的傳染性沒有顯著差異,表明奧密克戎變異株比德爾塔變異株具有更強的免疫逃逸能力。
英國愛丁堡大學的研究人員發現,奧密克戎變異株的潛在再感染率大約是德爾塔變異株的10倍。據2022年5月發表在《科學》雜誌上的一項涉及360萬名南非新冠感染者的監測研究顯示,相對於其他變異株,奧密克戎變異株引發的再感染風險顯著增加,其中近84%的三次或更多次再感染風險是由奧密克戎變異株導致的。
奧密克戎變異株超強的免疫逃逸能力主要體現在能躲避各類中和抗體的攻擊。據來自英國牛津大學和中國醫學科學院牛津研究所等研究機構2022年2月發表在《細胞》雜誌的研究論文顯示,接受三劑疫苗的接種者或新冠康復者血清的中和抗體對奧密克戎變異株的中和作用大幅減弱,這些康復者曾經感染過新冠病毒原始毒株、阿爾法變異株、貝塔變異株、伽瑪變異株或德爾塔變異株。不過,感染德爾塔變異株的康復者血清中的中和抗體對奧密克戎變異株的中和滴度仍然較為可觀。
相對而言,接種第三劑疫苗的中和抗體滴度可比接種第二劑後的提高30倍以上,說明加強免疫對奧密克戎變異株仍然有效。早期數據表明,針對奧密克戎變異株,兩次疫苗接種只能提供30%至40%的感染保護和約70%的住院保護,而第三劑疫苗加強免疫則可將抗感染的有效性提高到75%左右,重症保護率則可提高到88%。因此,加強接種仍然是對付新冠病毒新變異株的有效方法。
