SARS-CoV-2病毒突变迅速:你需要了解的关于冠状病毒变种和COVID-19疫苗的科学

的SARS-CoV-2病毒变异快。这是一个问题，因为这些SARS-CoV-2的传染性变种目前已在美国、英国和南非等国家和很多人都想知道目前的疫苗是否能保护受者不受病毒感染。此外，许多人质疑我们是否能够保持领先未来的SARS-CoV-2变种，这肯定会发生。

在我的实验室我研究RNA病毒的分子结构-就像导致新型冠状病毒肺炎-以及它们如何在宿主中复制和繁殖。随着病毒感染人数的增加和大流行的蔓延，SARS-CoV-2继续演变。这一进化过程是恒定的，它允许病毒对环境进行取样，并选择使其更有效生长的变化。因此，重要的是监测病毒的这些新的突变，这些突变可能使它们更致命，更容易传播，或两者兼而有之。

RNA病毒进化得很快

所有病毒的遗传物质都被编码在这两者之中DNA或核糖核酸;一个有趣的特点是RNA病毒的特点是它们变化得更快比DNA病毒。每次它们复制自己的基因，都会犯一个或几个错误。预计这种情况会在COVID-19感染者体内多次发生。

有人可能会认为在你的遗传信息中犯错误是不好的——毕竟，这是人类遗传疾病的基础。对于RNA病毒来说，其基因组的一个变化就可能使其“死亡”。“如果在一个受感染的人体细胞内，你复制了成千上万份，其中一些不再有用，这还不算太糟。

然而，一些基因组可能捕捉到有利于病毒生存的变化:可能这种变化让病毒避开抗体(免疫系统产生的一种用来感染病毒的蛋白质)或抗病毒药物。另一个有益的变化可能允许病毒感染不同类型的细胞，甚至不同种类的动物。这可能是允许的途径SARS-CoV-2病毒从蝙蝠传播到人类。

任何给病毒后代带来竞争增长优势的变化都将受到青睐——“选择”——并开始超过原始的亲本病毒。SARS-CoV-2现在正表现出这一特征，出现了新的变种增强的生长特性。了解基因组中这些变化的本质将为科学家们制定对策提供指导。这是典型的猫捉老鼠的场景。

在一个受感染的病人体内，有数亿个单独的病毒颗粒。如果你在这个病人体内一次挑出一种病毒，你会在混合物中发现一系列的突变或变种。这是一个哪些病毒具有增长优势的问题——也就是说，哪些病毒可以进化，因为它们比原始病毒更好。这些是在大流行期间会取得成功的。

在已经检测到的突变中，有什么值得特别关注的吗?

病毒的任何单一变异或变化可能都不是问题。当医学界推出疫苗时，刺突蛋白(病毒附着在人类细胞上的区域)的一个变化可能不会成为大威胁。

目前的疫苗诱导免疫系统产生抗体，识别并靶向病毒上的刺突蛋白，这是入侵人类细胞所必需的。科学家们观察到在南非变异中刺突蛋白的多重变化。

例如，这些变化允许SARS-CoV-2更紧密地附着在ACE2受体上，并更有效地进入人类细胞初步的未发表的研究。这些改变可以使病毒更容易感染细胞，并增强其传播能力。随着刺突蛋白的多种变化，疫苗可能不再产生针对这些新变种病毒的强大免疫反应。这是一种双重打击:一种效果较差的疫苗和一种更强大的病毒。

现在，公众不需要担心目前的疫苗。主要的疫苗制造商正在监测他们的疫苗如何控制这些新的变种，并准备调整疫苗设计，以确保它们将保护这些新出现的变种。例如，Moderna已经声明，它将调整第二次注射或加强注射更接近南非变种的序列。我们只能等着看，随着更多的人接受疫苗接种，传播率是否会下降。

为什么是降低传输键?

传播率的下降意味着更少的感染。病毒复制的减少导致病毒在人类中进化的机会减少。由于发生变异的机会减少，病毒的进化速度减慢，出现新变异的风险也降低了。

医学界需要大力推动，让尽可能多的人接种疫苗，从而得到保护。否则，病毒将继续在人群中大量繁殖并产生新的变种。

新的变种有何不同

的英国变种，称为B.1.1.7。，似乎捆绑得更紧到人类细胞表面的一种叫做ACE2的蛋白质受体。

我不认为我们已经看到明确的证据表明这些病毒更具有致病性，也就是说更致命。但它们可能传播得更快，也更有效。这意味着更多的人将被感染，也就是说更多的人将住院治疗。

南非变种，被称为501。在编码刺突蛋白的基因中有多个突变。这些突变帮助病毒避开抗体反应。

抗体对它们的目标有非常精确的精确度，如果目标的形状稍有变化，就像这种变异——病毒学家称之为逃逸突变体——抗体就不能再紧密结合，因为它失去了保护的能力。

为什么我们需要监测突变?

我们要确保诊断测试能检测到所有的病毒。如果病毒的遗传物质发生突变，抗体或PCR测试可能无法有效地检测到它，甚至根本无法检测到它。

为了确保疫苗有效，研究人员需要知道病毒是否在进化，是否在逃避通过疫苗触发的抗体。

监测新的变异非常重要的另一个原因是，如果病毒发生变异，而他们的免疫系统无法识别并关闭它，那么曾经被感染的人可能再次被感染。

寻找人群中出现变异的最佳方法是在不同基因背景和地理位置的患者样本中对SARS-CoV-2病毒进行随机测序。

研究人员收集的测序数据越多，疫苗开发人员就能更好地在病毒种群发生重大变化之前做出反应。美国和世界各地的许多研究中心都在提高他们的测序能力来实现这一目标。

作者理查德·库恩，普渡大学生物科学教授。

最初发表在谈话。