冠状病毒的突变程度是否有上限? -IT与健康-cnBeta.COM

据国外媒体报道,北京时间2月23日消息,冠状病毒的突变程度是否有上限? 专家指出,它们的变化似乎没有止境…尽管世界各地的科研专家都在竞相开发新的冠状病毒疫苗,但冠状病毒仍在变异,遗传变化也在发生。 包括SARS在内,病毒本身发生突变是正常的,但是病毒的突变程度和人类致病性是否受到限制? 还是冠状病毒会继续无限发展?

使用权:

阿里云“暖云”主题活动:3000万补贴帮助中小企业应对严寒

美国哥伦比亚大学微生物学和免疫学教授文森特·拉卡内洛(Vincent Lacanello)说:“该病毒的突变存在一定的局限性,但我们不知道为什么会这样。可能有更多的基因突变宇宙中的原子。它可以取代基因组的很大一部分。”

冠状病毒的遗传序列由4个不同的化学碱基对或分子组成,达到29,881个生化字母。 这些生化字母提供有关9,860个氨基酸的说明。 这些氨基酸是病毒蛋白的基础。 当这些化学碱基对同时变化时,氨基酸也相应变化,从而影响病毒蛋白的形状。 反过来,蛋白质形状的变化也将影响病毒的功能,例如病毒如何将其自身附着于人类细胞。

Lacanello说:“例如,以前对其他RNA病毒的研究:SARS病毒以单链RNA作为遗传物质,发现这些病毒的碱基对中有一半以上可以被改变。” 从数学的角度来看,这意味着如果病毒是10,000个碱基对,则将有4 ^ 5,000个基因序列的机会。

考虑到可见宇宙中有4 ^ 135个原子,将该公式应用于类似于SARS的病毒,则其遗传序列可以具有4 ^ 14941个组合。 拉卡内洛说,这只是对字母的基本生化变化的一种计算,一种化学替代了另一种化学,“基因组中还有其他突变,例如缺失或插入,将进一步增加可能的基因序列的数量。 “。

但是这些突变中的大多数是不相关的,其中很大一部分将被立即消除。 拉卡内洛说:“有些突变是致命的,所以我们以前从未见过,但是许多突变是中性的。它们只是堆积起来。主要的突变通常发生在冠状病毒刺突蛋白中,这是它用来捕获病毒的武器。人细胞表面的ACE2受体,其峰本身由1273个氨基酸组成,而这些氨基酸由3831种化学物质组成,因此,根据相同的数学逻辑,碱基对编码存在4 ^ 1916个变化峰值蛋白质的编码几乎是无限的。但是,这些突变中有许多冗余,它们编码相同的氨基酸。”

另外,美国康奈尔大学微生物学和免疫学教授约翰·摩尔说,并不是所有的突变都可以被识别为“突变”。 一些突变会静默发生。 所识别和命名的突变通常具有明显的特征。 例如:更容易传播给人类或疫苗无效。

强大的跟踪机制可以通过随机采样感染者来帮助科学家发现病毒基因的变化。 一旦发现潜在的重要突变,例如这些突变出现在基因组中,他们就可以将这些突变插入到脊柱中。 在刺突蛋白和ACE2受体之间相互作用的计算机模型中,他们可以预测突变的行为,但是要最终了解该突变如何改变病毒的行为,他们必须对病毒或蛋白进行实验。

先前的突变

SARS病毒的第一个变种是在2020年春季发现的,当时在武汉首次检测到原始病毒被一种名为D614G的新变种替代。 根据摩尔所写的《美国医学会杂志》中提到的观点,摩尔可能会在欧洲出现新的变种,直到2020年夏末,科学家们发现这种病毒的突变可以提高其抗病毒能力。复制和传播。

尽管新冠状病毒的突变程度不如HIV或流感病毒那么严重,但Moore指出,如果将这种病毒植入1亿人中,它将发生突变。 2020年8月,新的冠状病毒的另一种变种称为B.1.1.7在英国出现,同年11月,该病毒变种的传播加速了。 早期研究表明,新型冠状病毒主突变N501Y再次提高了传播能力,但应用于新型冠状病毒D614G突变的抗体和其他较老的冠状病毒株则对N501Y有效。

另外,在南非出现了新的冠状病毒的更令人担忧的突变。 它称为B.1.351或N501Y.V2。 该病毒的变体与英国出现的B.1.1.7非常相似,但它存在于受体和刺突中。 在蛋白质结合区域存在突变,该区域是刺突蛋白与人ACE2细胞结合的地方。 新的冠状病毒中最关键的突变是E484K,它改变了受体结合区(RBD)的形状,足以使早期抗体难以鉴定,并鉴定了新的变异株。

先前的几项研究表明,由Moderna,Pfizer,Novavax和Johnson&Johnson等公司开发的疫苗仍然可以抵抗冠状病毒突变,但效果不如针对早期病毒突变的疫苗。

该病毒的另一个类似于B.1.351的变种称为P.1,它也出现在巴西,由于其与南非冠状病毒的新变种相似,其出现使科学家感到担忧。 如今,科学家发现B.1.1.7病毒的某些变体也具有突变,甚至E484K也具有突变。

拉卡内洛说,受体结合区是一个可能发生突变的区域。 它由223个氨基酸组成,其中22个氨基酸与人细胞中的ACE2受体接触。 这些氨基酸均可发生。 改变(由于受体结合区遗传序列可能发生突变)并增加其与人细胞的接触,从而提高了侵袭性。

为什么病毒会变异?

突变有时反映出一种“创始人效应”。 病毒会变异。 由于病毒变体进入了广泛传播的病毒体内,因此逐渐具有优势,但这并不一定意味着该突变具有优势。

波士顿大学医学院生物化学助理教授,新兴传染病国家实验室的研究员莫桑·赛义德(Mosan Said)说:“但有时,相同或非常相似的突变(例如N501Y突变)出现在不同的地方。在世界范围内,这通常意味着突变将为病毒带来某些优势。”

赛义德说,目前的冠状病毒很容易感染人类,因此将来可能不会从突变中获得任何好处。 这等于您的收音机以10分贝打开。 如果将音量提高到11分贝时间,则不会有太大差异。

在不久的将来,人类将开始注射大规模的冠状病毒疫苗,将会发生什么? 说:“在这种情况下,疫苗可以刺激病毒产生’逃逸突变’,从而达到预防中和抗体的能力。”

未来的病毒突变

SARS病毒在人类中的传播非常短。 当前,科学家无法基于模拟或病毒历史来预测病毒的未来变体。 这是非常随机的。

摩尔说:“我们没有做出决定。我们只是对病毒作出反应。换句话说,病毒的突变是自然界中发生的。科学家们正在研究其传染性,致死性和从疫苗中的逃逸。突变的影响。”尽管提前进行病毒突变是有益的,例如:基于模拟测试来预测是否还会出现其他突变,但是考虑到病毒的突变程度,这可能不可行。蛋白质和受体或抗体相互作用非常灵活。它们可以以许多不同的方式耐受病毒突变并最终达到相同的终点,因此您无法预测下一步会发生什么。”

Racanello指出,科学家可以预测一些非常明显的病毒突变,例如刺突蛋白中的某些氨基酸变化会影响抗体的结合,或者刺突受体结合区的变化会影响病毒的黏附和对人类细胞的侵袭。 技巧:尽管科学家无法预测哪些突变将使病毒具有优势,但他们知道病毒传播的越多,就会出现更多的突变。

强大的选择压力,例如使用高效疫苗,可以减少病毒复制和突变的可能性。 同时,很弱的选择压力意味着病毒不必选择突变,因此任何变化都只能提供微不足道的优势。

当我们对病毒施加中等水平的选择压力时,就会出现问题。 例如,当您没有强烈的抗体反应时,请广泛使用效果不佳的疫苗,或者延长第一和第二剂疫苗之间的时间。 成为“该病毒新变种的温床”。 摩尔说:“现在我们意识到了这一点。”

因此,为了防止病毒的未来变种,我们必须确保人们及时接种疫苗,以避免所谓的“逃逸突变”。 我们必须防止病毒传播,这将增加冠状病毒进一步突变的可能性。

摩尔指出,由于我们无法预先预测会发生哪些特定的突变,因此,如果我们希望将病毒突变延迟两步而不是二十步,那么唯一的方法就是大大加强对新病毒变种的追踪,以使科学家可以传播病毒以前,在实验室中发现并测试了病毒中新突变的作用。 (叶庆成)

Source