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新冠重要发现:需警惕!多个研究团队发现,发生D614G突变的新冠病毒,感染人类细胞的能力或提高9倍左右

2020-06-22

  自新冠疫情爆发以来,全世界的科学家都在密切关注新冠病毒的变异动向。 

  科学家注意到,携带D614G突变的新冠病毒毒株,自今年2月份出现以来,感染人数在全球范围内(尤其是欧美国家)一路飙升,现在已经取代2019年的原始毒株成为主流病毒株 

   D614G变异新冠病毒的流行程度(D614没变异毒株,G614变异毒株) 

  近日,美国两顶级研究机构对出现在S蛋白中的D614G变异做了初步研究,两篇还未经同行评审的研究论文几乎得出了相同的结论 

  美国斯克利普斯研究所Hyeryun ChoeMichael Farzan领衔的研究团队12日发文称,在表达ACE2的人胚胎肾细胞的细胞系hACE2-293T中,S蛋白出现D614G变异的假病毒感染能力是没突变的9[1] 

  三天之后,纽约基因组研究中心Neville E. Sanjana团队基于假病毒和人肺上皮细胞等细胞系,再次发现D614G变异让假病毒感染细胞的能力提升了8[2] 

  基于以上研究,我们基本可以确定,新冠病毒S蛋白的D614G变异,会提升新冠病毒感染细胞的能力。不过,D614G变异是否会增强新冠病毒感染人的能力和毒性,目前仍然不能确定,需要更多的临床数据支撑。 

   新冠病毒的D614G变异(Jonathan Corum | Scripps Research 

  S蛋白是新冠病毒打开人类细胞之门的钥匙,对新冠病毒的重要性不言而喻。 

  也正是因为S蛋白对新冠病毒极其重要,目前针对新冠病毒开发的疫苗和抗体类药物有很多是靶向新冠病毒S蛋白的。因此,S蛋白的变异动向,也关系到在研药物和疫苗的效果。故而,科学家对S蛋白那真是格外地关注。 

  实际上,从新冠疫情爆发以来,全世界各地的研究人员一直在给新冠病毒测序,并上传到特定的数据库,与全世界同行分享数据。从第一个新冠病毒基因上传至今,科学家已经在新冠病毒的基因组上发现了数百个变异。不过大部分是随机变异,没有给新冠病毒带去很大的变化。 

   新冠病毒(NIAID-RML 

  新冠病毒S蛋白的D614G变异,引起了研究人员的关注。简单地讲,D614G变异就是新冠病毒第614位氨基酸由天冬氨酸(D)变成了甘氨酸(G),因此也有人把变异毒株叫做G614,老毒株叫做D614 

  这个发生D614G变异的新冠病毒有多厉害呢?据统计,它从年初的0,到3月份的26%4月份的65%5月份的70%,在短短数月时间内,一跃成为世界主流病毒株。研究人员认为,这说明变异毒株G614比老毒株D614更有传播优势 

   新冠病毒G614随时间变化图 

  此外,有研究人员发现新冠病毒的这种变异,与患者的病毒载量增加有关[3]。还有科学家发现变异毒株G614的流行与患者的病死率增加有关[4],而且纽约基因组研究中心Sanjana团队在更大的人群中证实了变异毒株G614的流行与病死率之间有较小但显著的正相关性。 

  不过,上述现象究竟与S蛋白的D614G变异有没有关系,科学家还没有达成共识,因此需要先研究下D614G变异的功能。 

 

   新冠病毒G614的流行与病死率的关系 

  为了确定D614G突变是否会改变S蛋白的特性,从而影响新冠病毒的传播或复制,斯克利普斯研究所ChoeFarzan领衔的研究团队评估了D614G在新冠病毒进入细胞中的作用。 

  基于假病毒(PV)研究平台,研究人员用G614D614分别感染表达ACE2的人hACE2-293T细胞系和不表达ACE2Mock-293T细胞系。 

  感染一天之后,研究人员发现G614感染hACE2-293T细胞的效率比D614高约9倍。 

   新冠病毒G614D614感染细胞能力的比较 

  接下来要弄清楚的一个问题是,D614G突变究竟是如何改变病毒感染能力的。 

  Choe和他的同事们发现,D614G这个变异的位置很特殊,正处于S1S2的中间。那这就有可能是D614G变异影响了S蛋白的断裂,以及S1的脱落。 

  循着这个思路,研究人员做了深入的研究,发现614位氨基酸由天冬氨酸(D)变成了甘氨酸(G)之后,S1S2之间变得更稳定了,S1确实更不容易脱落。而且从总体上看,G614病毒表面的完整S蛋白总量是D614病毒的4.7 

 

   新冠病毒G614D614表面完整S蛋白的比例 

  此外,D614G变异没有增强ACE2S蛋白的亲和力。基于以上研究不难看出,D614G变异增加了病毒表面功能完整S蛋白的数量,进而增加了病毒与细胞结合的机会,提高了感染效率。 

  虽然D614G变异提高了病毒感染细胞的效率,但有个好消息是,Choe团队研究了康复者血浆中和病毒的能力,结果发现不同康复者的血浆均可很好地中和G614病毒和D614病毒。那些开发靶向S蛋白的疫苗和抗体药物的研发人员可以稍稍松口气了。 

   新冠病毒G614对康复者血清的敏感性 

  纽约基因组研究中心Sanjana团队的研究思路几乎与Choe团队的一致,同样是基于假病毒开展研究,只不过Sanjana团队研究的人类细胞系更多,有肺(A549-ACE2)、肝(Huh7.5-ACE2)和肠(Caco-2)。 

  D614病毒相比,变异后的G614病毒的感染上述细胞的能力提升2.4-7.7。同样,Sanjana团队的研究结果也表明,这种感染能力的提升,是D614G变异让S蛋白在生产和病毒的组装过程中更稳定,导致病毒表面具有完整功能S蛋白数量更多带来的。 

   新冠病毒G614感染不同人细胞的效率提升 

  总的来说,这两个研究在新冠肺炎依旧流行的今天是重要的,它们证明了同一个问题:新冠病毒S蛋白的D614G变异,会增强新冠病毒感染细胞的能力 

  不过,D614G变异是否会让新冠肺炎更容易人传人,甚至变得更严重,还需要更多的动物实验和临床数据支撑。在更多的数据出炉之前,我们不能基于这两个研究就认为发生D614G变异的新冠病毒的传染性变得更强了 

  当然,我们也不能掉以轻心,毕竟D614G变异的新冠病毒在短短3个月,就成为席卷全球的第一大毒株。 

  

  (来源:奇点网) 

  参考文献: 

  [1].Zhang L, Jackson C B, Mou H, et al. The D614G mutation in the SARS-CoV-2 spike protein reduces S1 shedding and increases infectivity[J]. bioRxiv, 2020. 

  [2].Daniloski Z, Guo X, Sanjana N, et al. The D614G mutation in SARS-CoV-2 Spike increases transduction of multiple human cell types[J]. bioRxiv, 2020. 

  [3].Korber B, Fischer W, Gnanakaran S G, et al. Spike mutation pipeline reveals the emergence of a more transmissible form of SARS-CoV-2[J]. bioRxiv, 2020. 

  [4].BecerraFlores M, Cardozo T. SARSCoV2 viral spike G614 mutation exhibits higher case fatality rate[J]. International Journal of Clinical Practice, 2020. 

  链接:https://mp.weixin.qq.com/s/zlnI03XJMUnctKv4EC0uzg 

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