如果研究人員要預測哪種冠狀病毒變種將主導全球,德爾塔變種不會是他們的第一選擇。但是自從它在2020年12月首次在印度出現以來,這種高度傳染性的變種已經成為該病毒的主要毒株,佔美國新增 COVID 病例的 90% 以上。
德爾塔的出現導致許多國家恢復了隨著疫苗接種率上升而放鬆的旅行和口罩限制。儘管疫苗對德爾塔似乎大多有效,但病例的激增增加了它可能在接種疫苗的人群中引起“突破性感染”的可能性。而且,它是否比先前流行的毒株導致更嚴重的疾病,目前尚不清楚。
然而,明確的是,德爾塔比早期毒株具有強大的進化優勢。“它的增長速度與這次疫情歷史上任何其他變種都不同,”匹茲堡大學的進化生物學家沃恩·庫珀說。現在,他和其他人正在試圖弄清楚為什麼這個攜帶一系列不同突變的特殊變種會如此成功。
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病毒的快速傳播可能部分是由於快速複製率造成的。最近的一項研究發現,感染德爾塔的人體內的病毒平均比感染原始毒株的人多約 1000 倍(稱為病毒載量),這使他們能夠更快地感染更多人。該變種的優勢似乎源於刺突蛋白中的突變組合:新型冠狀病毒的這一部分會與細胞表面的 ACE2 受體結合,使病毒能夠感染細胞。
科學家們還想知道德爾塔除了傳播性增強之外,是否能夠逃避人類免疫系統。它缺乏一種名為 E484K 的突變,這種突變有助於許多其他變種部分避免被抗體中和。但實驗室研究表明,德爾塔的一種名為 L452R 的突變甚至更擅長執行相同的功能。
在最近一項尚未在期刊上發表的預印本研究中,康涅狄格州紐黑文市耶魯大學公共衛生學院的流行病學家內森·格拉博格測試了 18 種不同的變種對從 40 名完全接種疫苗的醫護人員的血漿(血液的液態成分)中提取的血清的反應。他們發現,參與者的抗體能夠很好地中和 Alpha 變種,並且相當好地中和德爾塔。但是他們對攜帶 E484K 突變的變種(如 Beta 或 Gamma,分別是在南非和巴西首次發現的變種)的效果較差。
鑑於德爾塔的傳播效果比 Beta 或 Gamma 好得多,這一發現令人驚訝。儘管 L452R 突變本身提高了免疫逃逸能力,但實際的德爾塔病毒在這方面實際上並不是那麼好,這表明德爾塔上特定的突變組合賦予了該病毒獨特的功能。“即使我們試圖簡化事情,也很難弄清楚哪些組合會成為下一個‘熱門’病毒,”格拉博格說。他說,德爾塔的成功表明,至少在未接種疫苗的人群中,免疫逃逸可能不會像傳播性那樣給病毒帶來強大的進化優勢。
但這可能並非在所有人群中都適用。例如,Gamma 變種在巴西迅速傳播,但在世界其他地方卻很少傳播。一些研究人員懷疑,巴西的 COVID 感染率可能高於大多數國家,這意味著到 Gamma 出現時,大多數人已經能夠產生強大的免疫反應。在那個群體中,逃避免疫系統對病毒有幫助。
亞特蘭大埃默裡大學的病毒學家梅胡爾·蘇薩說,病毒在刺突蛋白上可以獲得的突變數量可能有限制,否則它將不再能夠與 ACE2 受體結合。“病毒在獲得傳播、擴散和複製能力以及逃避抗體反應的能力之間總會存在這種拉鋸戰,”他說。
蘇薩指出,在印度與德爾塔大約同時出現的卡帕變種,與德爾塔的大部分突變以及與 E484K 相似的突變相同。但是卡帕並沒有在全世界傳播,這表明這些突變可能會以某種方式相互作用,使病毒的進化適應性降低。“最終是德爾塔變種爆發,這有點令人驚訝,”蘇薩說。“實際上令人感到安慰。”
格拉博格認為,不太可能出現新的顯著刺突蛋白突變。相反,適應性最強的病毒將具有“最佳”突變的組合,使其能夠在大多數人中廣泛傳播。但是很難預測這些突變是什麼。“我認為我們對應該注意哪些突變有了很好的瞭解,但這並不一定意味著如果我們看到這些突變,我們就確切地知道它們會如何表現,”他說。
庫珀同意。“如果可以的話,並且感染人數仍然很高,那麼[高傳播性和逃避抗體的能力]的組合就會進化是合乎邏輯的,”他說。仍然沒有接種疫苗的人越多,出現比德爾塔更糟的變種的可能性就越大。
這樣一個潛在的噩夢病毒實際上在去年出現:一個名為 B.1.620 的變種,首次出現在非洲。它攜帶 E484K 突變,以及許多其他可能增加傳播性的刺突蛋白突變。“僅憑這一點,你就會說,‘我的天哪,’”瑞士伯爾尼大學的遺傳學研究員艾瑪·霍德克羅夫特說。但是 B.1.260 病例的數量很快下降。“很明顯,它並不像你擁有所有這些突變,你就成了最糟糕的東西那麼簡單,”霍德克羅夫特說。
好訊息是,調整輝瑞和莫德納製造的 mRNA 疫苗以使其對這種變種更有效是相對簡單的,紐約大學朗格醫學中心的微生物學家納撒尼爾·蘭道說。“如果確實出現了一種比當前變種更能逃逸的變種,那麼你真的需要針對該變種的加強針,”他說。
與此同時,當前的疫苗仍然是防止新變種出現的最佳方法。“很明顯,對於這些病毒,如果我們擊敗了德爾塔,我們不會贏得這場疫情,”蘇薩說。“總有另一個病毒不斷出現。”他說,如果接種疫苗的人太少,病毒不受控制地傳播,“就會出現這種無休止的感染、突變和傳播迴圈。”
