澎湃新聞首席記者 賀梨萍
1月8日24時,天津市疾病預防控制中心完成當天最早確診的2例新增本土病例的新冠病毒全基因組測序。經分析比對,並經中國疾控中心確認,該病毒均屬於VOC/Omicron變異株(BA.1進化分支),屬於同一傳播鏈。截至目前,天津、河南安陽正在迎戰奧密克戎,該變異毒株也首次被發現在國內進行跨省傳播。
中國疾控中心流行病學首席專家吳尊友第一時間表示,奧密克戎症狀較輕,發現更難,更易傳播對於群體防範是一大挑戰,同時奧密克戎使得疫苗效果折扣比其他的變異毒株更大,所以特別需要打加強針。
奧密克戎正在一些國家逐漸取代德爾塔成為主導新冠病毒株,這距離其首次在南非被檢測出近2個月。近日,頂級學術期刊《自然》(Nature)以“加快評審文章”(Accelerated Article Preview)的形式線上發表了一篇論文,南非柳葉刀實驗室、波札那-哈佛艾滋病研究所夥伴關係等49家科研機構和單位的研究團隊,描述了新冠病毒變異株奧密克戎在南非被鑑定的經過以及早期的快速傳播。該團隊正是首次報告發現奧密克戎的團隊。
論文中提到,截至2021年12月16日,87個國家在南非返回的旅客樣本中或在社群例行檢測的樣本中發現了奧密克戎。而截至2022年初,奧密克戎已經在100多個國家被發現,GISAID資料庫現已公開了超過10萬例基因組。
研究團隊強調,奧密克戎的出現和迅速傳播對世界構成威脅,在非洲尤其構成威脅。在非洲,只有不到1/10的人接受了全面疫苗接種。全球必須密切監測奧密克戎的傳播,疫情防控的同時也更好地瞭解其傳播性和這種變異體逃逸感染後和疫苗引起的免疫的能力。
奧密克戎主導南非第四波疫情
論文首先回顧提到,在此前的疫情期間,新冠病毒的阿爾法、貝塔和伽瑪變異體在全球傳播,並導致許多不同國家的疫情捲土重來,但隨後大多數區域被具有更高傳染性的德爾塔毒株取代並主導。在傳播過程中,德爾塔變異體進化成多個分支,其中一些分支在某些地方顯示出具有生長優勢的跡象,這促使人們猜測,下一個推動疫情捲土重來的變異體可能來自德爾塔。
至於南部非洲,2021年10月原本看到了疫情逐漸消退的趨勢。研究團隊指出,儘管德爾塔在北半球繼續表現出高傳播水平,但南部非洲的大流行正在逐漸好轉。
然而,從2021年11月中旬開始,南非經濟中心豪登省的COVID-19病例迅速增加。具體來說,病例數和檢測陽性率的上升首先在豪登省北部城市茨瓦內(比勒陀利亞)發現。研究人員指出,病例的增加伴隨著賽默飛世爾TaqPath檢測試劑盒中S基因靶基因失效(SGTF)頻率的增加。
2021年11月19日,研究團隊對2021年11月14日至16日收集的一批8個S基因靶基因失效樣本的測序結果表明,所有樣本都屬於SARS-CoV-2的一個新的譜系。進一步的快速測序在豪登省多個地點的32個常規診斷樣本中發現了29個相同的變異,這表明到2021年11月的第二週,這種新的變異體已經廣泛傳播。
至關重要的是,彼時新冠報告病例數也開始急劇增加。論文寫道,在接下來的4天裡,經過測序發現,南非東部的誇祖盧-納塔爾省和西南端的西開普省均被證實有該新變異體的傳播。
與此同時,在波札那的哈博羅內(距離茨瓦內360千米),從2021年11月11日收集的樣本中產生的4個基因組也顯示出不尋常的突變。作為每週監測的一部分,這些基因組於2021年11月17日至18日進行了測序。這些病毒於2021年11月22日被報告給波札那衛生與福利部。
這些序列於2021年11月23日上傳至GISAID,很明顯,它們屬於一個新的譜系。在同一周內,在波札那的其他地方又發現了15例基因組確診病例(與前4例沒有流行病學聯絡)。這些人或有南非旅遊史,或是和有旅遊史的人有接觸。
2021年11月24日,來自南非和波札那的這些SARS-CoV-2基因組被指定為屬於一個新的PANGO譜系(B.1.1.529),隨後又被分為BA.1(主支)、BA.2和BA.3亞譜系。2021年11月26日,世衛組織根據SARS-CoV-2病毒進化技術諮詢小組的建議,將其定義為第五種“關切變異株”(variant of concern, VOC),取名希臘字母Omicron(奧密克戎)變異株。
研究團隊提到,從發現到2021年12月的第一週,奧密克戎在南非和波札那造成的病例迅速和持續增加。在豪登省,每週檢測陽性率從10月31日開始那一週的小於1%,到2021年11月21日開始那一週的16%,再到11月28日開始那一週的35%,與此同時,COVID-19發病率呈指數上升。到2021年12月9日,每日病例數超過2.2萬例,這是前一波感染高峰的84%。
同時,在南非的所有省份中,TaqPath檢測試劑盒中S基因靶基因失效(SGTF)的比例迅速增加,到2021年11月21日開始那一週達到了全國的近90%,強烈表明奧密克戎主導了南非的第四波疫情。同樣,波札那的病例也急劇增加,在2021年11月底至12月初期間,每2-3天翻一番。
奧密克戎起源地並不一定是豪登省
為了確定Omicron可能起源於何時何地,研究團隊分析了從GISAID(訪問日期為2021年12月7日)檢索到的所有686例可用奧密克戎基因組(包括來自南部非洲的248例和世界其他地區的438例)。
初步的最大似然系統發育分析表明,BA.1/Omicron序列是一個植根於B.1.1譜系(Nextstrain clade 20B)的單系進化支,尚無沒有明確的基礎祖先。重要的是,BA.1/Omicron聚類與任何已知的“關切變異株”(VOC)或“感興趣變異株”(VOI)以及任何其他已知在南部非洲流行的譜系(例如C.1.2)具有高度的系統發育差異。而另外兩個相關譜系BA.2和BA.3,都具有BA.1/Omicron的許多(但不是全部)特徵突變,並且都有自己的許多獨特突變。
論文中提到,雖然BA.2和BA.3在進化上與BA.1聯絡在一起,因為它們都是從同一個B.1.1節點分支出來的,沒有明顯的祖先,但這三個亞譜系沿著獨立的分支相互獨立地進化。
對來自南部非洲的所有BA.1的基因組進行時間校準貝葉斯系統發育分析(截至2021年12月11日,n=553)估計,BA.1譜系序列的最近共同祖先(TMRCA)發生在2021年10月9日(95%最大後驗密度(HPD) 9月30日-10月20日),每天的指數增長率為0.137 (95% HPD 0.099-0.175),反映出的倍增時間為5.1天(95%HPD 4.0-7.0)。
研究團隊還透過一種系統動力學模型分析,2021年11月初至12月初,從南非和波札那獲得的BA.1基因組(n=552)的倍增時間為3.9 (95% HPD 3.5-4.3)天,有效再生數(Re)為2.79 (95% HPD 2.60-2.97),有效再生數指在任何時間點,一名個體在部分易感的人群中平均能傳染的人數。
研究團隊分析還表明,從2021年10月末至11月末,BA.1/Omicron從南非的豪登省蔓延至南非其餘8個省中的7個省,還擴散到了波札那的兩個地區。而後續更多的證據也顯示南非各省內部和其他省份之間的傳播。
然而,論文強調,這並不意味著奧密克戎起源於豪登省,隨著其他地區基因組資料的進一步積累,這些系統地理推斷可能會發生變化。
中國疾控中心在2021年11月29日釋出的一篇熱點關注文章中也提到,奧密克戎變異株在南非首先發現和報道,但不代表這個病毒是在南非演變形成的,變異株的發現地不一定是起源地。
截至2021年12月16日,87個國家在南非返回的旅客樣本中或在社群例行檢測的樣本中發現了奧密克戎。截至2022年初,奧密克戎已經在100多個國家被發現,GISAID資料庫現已公開了超過10萬例基因組。
部分免疫逃逸或是快速傳播能力的主要原因
此外,研究團隊提到,BA.1/Omicron變異株的獨特之處在於,其刺突蛋白上有30多個突變。15處發生在刺突蛋白受體結合域(RBD),其中5個(G339D、N440K、S477N、T478K、N501Y)已被單獨證明增強了和人血管緊張素轉化酶2(hACE2)的結合。7個RBD突變(K417N, G446S, E484A, Q493R, G496S, Q498R和N501Y)預計會對RBD靶向中和抗體(NAbs)的4大類中至少3類的結合產生中度到強烈的影響。
此前的2021年12月23日,國際頂級學術期刊《自然》(Nature)同時線上發表了5篇評估疫苗和抗體對新冠病毒奧密克戎變異株有效性的論文。哥倫比亞大學醫學院教授何大一及其同事在其中一篇論文中提到,新冠疫苗和療法對奧密克戎的效果要差很多。
研究團隊調查了4種主要的新冠肺炎疫苗——輝瑞-生物科技(Pfizer-BioNTech)疫苗、莫德納疫苗、強生疫苗以及阿斯利康疫苗——在來自54名參與者的樣本中對奧密克戎的中和活性,這54名參與者均接種了完整的兩劑疫苗(其中15名還接種了輝瑞-生物科技和莫德納的加強針)。在所有疫苗型別中均觀察到了抗奧密克戎有效性明顯下降的現象,包括在兩名曾經感染過新冠病毒的參與者身上亦不例外。不過,在接種了輝瑞-生物科技或莫德納加強針的參與者的樣本中,其抗體中和率下降程度較小。
何大一等人還研究了19種針對奧密克戎變異刺突蛋白的單克隆抗體的中和活性。參與測試的單克隆抗體包括已獲臨床批准的治療抗體,如REGN10987 (imdevimab)、 REGN10933 (casirivimab)、 COV2-2196 (tixagevimab)、 COV2-2130 (cilgavimab)、 LY-CoV555 (bamlanivimab)、CB6 (etesevimab)、Brii-196 (amubarvimab)、 Brii-198 (romlusevimab)以及S309 (sotrovimab)。結果顯示,19種單抗中有17種完全或部分失去了中和能力。只有romlusevimab和sotrovimab保留了其中和活性。
應對新冠病毒的突變也是全球科學家的重要課題。清華大學醫學院和萬科公共衛生與健康學院張林琦教授日前在接受澎湃新聞(www.thepaper.cn)記者時即表示,過去的2年時間裡,其團隊篩選獲得了上千種針對新冠病毒的抗體,每出現一次突變株,他們可以進行全方位的評估,同時也具備了非常全面的“抗體貯備”。
他表示,研究病毒突變是其團隊最重要的方向之一,包括新冠病毒、艾滋病毒等,“研究目標就是找到廣譜中和抗體。”張林琦表示,實驗室具體開展的工作就是把找到的上千個抗體進行全方位的評估,初步結果展示,確實發現了一些非常好的具有廣譜中和能力的抗體。其團隊和合作團隊聯合開發的羅米司韋單抗,即上述何大一等人研究中保留了對奧密克戎中和活性的romlusevimab。
研究團隊在論文還提到,奧密克戎也有三個突變(H655Y, N679K和P681H)聚集鄰近S1/S2 furin切割位點(FCS),這可能會增強刺突蛋白的切割和與宿主細胞的融合,可能有助於增強傳播性。
他們分析,奧密克戎的生長優勢可能是由以下因素介導,相對於其他變異體的內在傳播能力增加,也可能是相對於其他變異體的感染能力增加,以及既往感染者和疫苗接種者的感染後傳播能力增加,或者這兩種因素都起到了作用。
研究團隊還透過分析認為,透過以往疫情浪潮的暴發,人群對德爾塔的保護性免疫水平已經很高,而部分免疫逃逸或許是奧密克戎被觀察到的快速傳播能力的一個主要原因。然而,除了免疫逃逸外,目前還不能明確奧密克戎與德爾塔相比,本身傳播率到底是增加或減少。
奧密克戎在南非豪登省的生長,以及潛在的傳播性增加和免疫逃避之間的關係。
研究團隊總結道,奧密克戎目前正在南部非洲引發第四波COVID-19疫情,並正在其他國家迅速蔓延。基因型和表型資料表明,奧密克戎具有大量逃逸中和抗體應答的能力,建模表明免疫逃逸可能是觀察到的傳播動力學的主要驅動因素。因此,必須密切監測奧密克戎在南部非洲以外國家的傳播,以便更好地瞭解其傳播性和這種變異體逃逸感染後和疫苗引起的免疫的能力。
他們同時提醒,中和抗體只是疫苗和既往感染形成的免疫保護的一個組成部分,預計細胞免疫反應受奧密克戎突變的影響較小。因此,疫苗接種仍然至關重要。
責任編輯:李躍群
校對:張豔