最近,多家媒体报道俄罗斯学者们在一位免疫力低下的女子体内发现了18种变异新冠病毒。实际上,这位女子体内的新冠病毒并非有18种,而是指2020年8月20日从该女子体内分离得到的新冠病毒与4个月前感染她的新冠病毒相比,有18处不同。那么,为何这一发现值得关注?这些变异是如何发生的?会有怎样的影响?本文将尝试进行分析解读。
新冠肺炎的轻症患者大部分可以在两周内痊愈,而重症患者则可能携带新冠病毒长达六周甚至更久。近期,来自俄罗斯莫斯科斯科尔科沃科技学院的研究团队报道了一个携带新冠病毒长达四五个月之久的俄罗斯患者病例。该久病不愈的新冠肺炎患者为病毒的基因组演化提供了什么样的独特环境?与人类宿主长期共存的病毒会产生哪些变异?这些变异会对病毒产生什么样的影响?本文将尝试回答这些问题。
俄罗斯患者S,女,47岁,患有B细胞淋巴瘤,免疫力低。2020年4月,患者S疑因在接受化疗住院期间与新冠肺炎患者A有密切接触,感染了新冠病毒。患者S的新冠肺炎症状持续至8月下旬,核酸阳性持续到9月上旬,携带病毒4个月有余。俄罗斯莫斯科斯科尔科沃科技学院的研究人员对8月20日从患者S体内分离得到的新冠病毒进行了全基因组测序和分析,发现这株病毒与4个月前引发感染的新冠病毒基因组序列有18处不同。
即,在这四个月内新冠病毒在患者S体内产生了18个变异。
更为意外的是,从患者S体内分离出的新冠病毒携带了丹麦水貂疫情的特有变异:刺突蛋白Δ69-70HV和Y453F的连锁变异。这意味着即使大规模捕杀携带新冠病毒的水貂,Δ69-70HV和Y453F的连锁变异依然可能威胁人类。
新冠病毒在患者S体内的长期存在,除了可以产生能帮助病毒逃避免疫系统的变异外,还可以产生可能会降低临床症状的变异,例如ORF8基因的Q18stop变异。患者S体内分离的新冠病毒的ORF8基因丧失了功能,因此该变异可能会降低该新冠病毒患者的临床症状,与人类宿主长期共存而并没有导致宿主死亡。
首先,病毒序列的变异无时无刻不在发生。新冠病毒进入细胞后,遗传物质会进行成千上万次的复制。
这个复制过程并不精确,常常引起变异。而新冠病毒在体内存在的时间越长,产生的变异就会越多。其次,如果病毒在患者体内产生的变异能够帮助病毒更好地感染细胞,增强病毒的复制能力,或者可以造成免疫逃逸,这些变异就会以更快的速度在病毒基因组上积累。第三,在免疫力低下的患者体内的新冠病毒受到的来源于人类宿主免疫系统的自然选择压力更小。最后,患者S在感染新冠病毒时,刚刚做完化疗。有研究报道,化疗可能会增加突变率。
因此,化疗也可能是导致患者S体内新冠病毒基因组变异加速的部分原因。
无独有偶,发表于2020年12月《新英格兰医学杂志》的研究发现,新型冠状病毒在免疫能力低下的45岁男性患者体内也经历了快速的演化。另外,研究人员在其他两个免疫能力低下的患者的体内,包括上述45岁男性患者,也发现了独立产生的Δ69-70HV变异。这些研究工作共同显示了在免疫低下的患者中新型冠状病毒可能存在独特的变异积累过程。
在免疫功能低下的新冠肺炎患者体内的病毒长期演化的现象应当引起更多的重视。这些患者携带新冠病毒的时间更长,病毒基因组变异积累的时间也就更长。在这个过程中,病毒既可能获得提高其免疫逃避能力的变异,增大疫苗研发的难度,还可能获得毒性减弱的变异,为新冠肺炎的诊断和隔离防疫提出了新的挑战。