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奥密克戎或许不是最终变异株,但它可能是最后令人关注的变异株

新冠病毒 图片来源:Pixabay
虽然病毒是否属于生命体存在争议,但像所有生命一样它们也会进化。该事实在疫情期间变得十分明显,因为每隔几个月便会出现令人关注的新型变异株。
其中一些变异株更易在人际间传播,因此他们在淘汰掉传播较慢的SARS-CoV-2(导致COVID-19的病毒)后,最终占据主导地位。这种提高的传播能力归因于刺突蛋白(病毒表面的蘑菇状突起)的突变,这使其能够更牢固地与ACE2受体结合。ACE2是我们细胞表面的受体,例如那些排列在我们呼吸道内的受体,而病毒会附着在这些受体上以便进入细胞并开始复制。
这些突变使得阿尔法变异株和德尔塔变异株先后在全球范围内占主导地位,并且科学家们预测相同的事情也将发生在奥密克戎异株上。
然而病毒传播力并不能无限提高,因为生化法则决定了病毒最终会进化出一种能与ACE2尽可能强结合的刺突蛋白。到那时,SARS-CoV-2在人际间传播的能力将不受病毒粘附在细胞外能力的限制。其他因素将限制病毒传播,例如基因组复制的速度、病毒通过TMPRSS2蛋白进入细胞的速度以及受感染的人可以排出多少病毒。原则上,所有这些因素最终都应进化到最佳状态。
奥密克戎达到峰值了吗?我们并没有充分的理由认为它做到了。为了调查SARS-CoV-2需要哪些突变才能使其更高效传播,一项称为“功能获得”的研究已经确定了大量突变,这些突变可以提高刺突蛋白与人类细胞结合的能力,但奥密克戎却没有这些突变。此外,病毒还可以对其生命周期中的其他方面进行提高,正如我上文提到的基因组复制能力。

新冠疫苗接种 图片来源:Pixabay
但让我们暂时假设奥密克戎是具有最大传播能力的变异株,那么它也许不会变得更强,因为这会受到遗传概率的限制。就像斑马没有在脑后进化出眼睛来躲避捕食者一样,SARS-CoV-2可能无法获得达到理论最大值所需的突变,因为这些突变需要同时发生,而这种情况不太可能出现。即使奥密克戎是人际间传播的最强变异体,也会有新的变异体出现来对抗人类免疫系统。
在感染任何病毒后,免疫系统便会通过产生抗体和杀伤性T细胞来抵御它们,抗体能粘附在病毒上来中和它们,而杀伤性T细胞则能摧毁被感染的细胞。抗体一类是能附着在病毒特定分子形状上的蛋白质,且杀伤性T细胞也能通过分子形状识别受感染的细胞。因此SARS-CoV-2可以通过充分地突变使其分子形状发生超出免疫系统识别范围的变化来逃避免疫系统。
这就是为什么奥密克戎在感染已具有免疫力的人时能如此成功的原因,无论其免疫力是来自疫苗还是其他变体的感染,并且能使突刺蛋白与ACE2结合更强的突变也降低了抗体与病毒结合并将其中和的能力。辉瑞(Pfizer)的数据表明,T细胞对奥密克戎的响应应该与之前的变异株类似,这与其在南非的死亡率较低的观察结果一致,在那里大多数人都有免疫力。
对人类来说重要的是,过去的暴露似乎仍然可以预防严重的疾病和死亡,使我们和病毒处于“妥协”的境地,病毒可以复制并重新感染,但我们的病症不会像第一次那样严重。

防疫人员 图片来源:Pixabay
可能的未来
这就是这种病毒最有可能的未来。即使它表现得像一个职业游戏玩家并最终将其所有统计数据最优化,我们也没有理由认为它不会被免疫系统控制和清除。提高其传播能力的突变并不会大大增加死亡人数。然后这种最优化的病毒会简单地随机变异,当随着时间的推移发生足够多的变化以至于免疫系统的适应性防御无法识别后,就会导致再次感染的浪潮。
我们可能会像现在的流感季节一样,在每个冬天都有COVID季节。流感病毒也具有类似的随时间变化的突变模式(称为“抗原漂移”)导致再次感染。每年的新流感病毒不一定比去年更优化,只是足够不同。或许SARS-CoV-2发展成这种可能性的最好证据是已经做到了这一点的229E,即一种引起普通感冒的冠状病毒。
因此,奥密克戎不会是最终的变异株,但它可能是最终值得关注的变异株。虽然这场大流行的进程很难预测,但如果我们幸运的话,SARS-CoV-2很可能会成为一种会随着时间推移而缓慢变异的地区性病毒。
因为过去的一些接触会产生免疫力,这种疾病很可能是轻微的,从而降低住院和死亡的可能性。大多数人会在儿童时期第一次被感染,这可能发生在接种疫苗之前或之后,随后的再感染将几乎不会被注意到。只有一小部分科学家会追踪SARS-CoV-2随着时间的推移的基因变化。因此,至少在下一个病毒跨越物种屏障之前,这些关注的变异株将成为过去。
撰文:Ben Krishna,剑桥大学免疫学和病毒学的博士后。
翻译:马孔硕
审校:张欣怡
引进来源:theconversation
本文来自:中国数字科技馆
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