北京时间2月23日消息，据国外媒体报道，冠状病毒的突变程度是否有上限？ 专家指出，它们的变化似乎是无止境的。尽管来自世界各地的科学研究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并且基因变化也在发生。 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有一定的限制？ 还是冠状病毒会继续无限发展？
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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：“病毒突变有一定的局限性，但我们不知道为什么会这样。遗传突变可能比美国所有原子都要多。宇宙。基因组的很大一部分可以被替换。”
冠状病毒的基因序列由4个不同的化学碱基对或分子组成，达到29881个生化字母。 这些生化字母提供了9,860个氨基酸说明。 这些氨基酸是病毒蛋白的基本成分。 当这些化学碱基对同时变化时，氨基酸也随之变化，从而影响病毒蛋白质的形状。 反过来，蛋白质形状的变化也将影响病毒的功能，例如病毒与人细胞的结合方式。
Lacanello说：“例如，以前对其他RNA病毒的研究：SARS病毒以单链RNA作为其遗传物质，发现这些病毒的碱基对中有一半以上可以改变。” 从数学的角度来看，这意味着如果病毒具有10,000个碱基对，则可能存在4 ^ 5,000个基因序列。
考虑到可见宇宙中有4 ^ 135个原子，将该公式应用于SARS样病毒，则其基因序列可能具有4 ^ 14941个组合。 拉卡内洛说，这只是对基本生化字母变化的一种计算，一种化学物质要替代另一种化学物质。“基因组中还有其他突变，例如缺失或插入，这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无关紧要的，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。它们只是不断积累。重要的突变通常发生在冠状病毒的刺突蛋白中，这是它用来捕获ACE2的武器。尖峰本身由1273个氨基酸组成，这些氨基酸由3,831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个变化穗蛋白的编码几乎是无限的。然而，这些突变编码了相同的氨基酸，因此存在很多冗余。”
此外，美国康奈尔大学微生物学和免疫学教授约翰·摩尔说，并不是每个突变都可以被识别为“突变”。 一些突变悄悄发生。 识别和命名的突变通常具有显着特征。 例如：它更可能传播给人类，或者疫苗无效。
强大的监控机制可以帮助科学家通过对感染人群的随机抽样来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，他们便可以将这些突变插入刺中。 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，但是为了最终了解这种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
第一个SARS病毒变种是在2020年春季发现的，当时在武汉首次发现原始病毒被一种名为D614G的新变种替代。 摩尔说，根据摩尔撰写的《美国医学会杂志》中提到的观点，新的变体可能会出现在欧洲，直到2020年夏末，科学家们发现这种病毒突变可能会增强他们的抗病毒能力。复制和传播。
尽管新的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，病毒变种的传播加速了。 早期研究表明，新冠状病毒的主要突变N501Y再次提高了传播能力，但是应用于新冠状病毒D614G突变和其他先前冠状病毒株的抗体对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。 在蛋白质结合区存在突变，这是刺突蛋白与人细胞ACE2结合的地方。 新冠状病毒最关键的突变是E484K，它改变了受体结合区（RBD）的形状，足以使人们难以识别早期抗体。
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。
另一个类似于B.1.351的病毒变体称为P.1，它也出现在巴西。 由于它与南非新的冠状病毒变种相似，因此它的出现使科学家感到担忧。 目前，科学家发现某些B.1.1.7病毒变体也具有突变，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个氨基酸与人体细胞上的ACE2受体接触。 这些氨基酸均可以存在。 改变（由于受体结合区中潜在的基因序列突变）并增加其与人类细胞的接触，从而增强其入侵能力。
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。 由于病毒变体恰好进入了广泛传播的病毒体内，因此它逐渐具有优势，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研究员莫桑·赛义德（Mosan Said）说：“但是有时候，相同或非常相似的突变，例如N501Y突变，在世界各地出现。 ，通常意味着突变会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。 这相当于您的收音机已经打开了10分贝。 如果将音量设为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。 会发生什么？ 说：“在这种情况下，疫苗可能刺激病毒产生’逃逸突变’，从而达到防止中和抗体的能力。”
未来的病毒突变
SARS病毒在人类中传播的时间很短。 目前，科学家无法基于模拟或病毒历史来预测该病毒的未来变体。 这是非常随机的。
摩尔说：“我们不负责任，我们只是对病毒作出反应。换句话说，病毒突变发生在野外。科学家们正在研究它们的传染性，致死性以及它们对疫苗的逃逸。突变的影响虽然有益，要比病毒突变领先一步，例如：基于模拟测试来预测是否可能会出现其他突变，但是考虑到病毒突变的程度，这可能不可行蛋白，受体或抗体之间的相互作用非常灵活。它们可以以多种不同方式耐受病毒突变，并最终达到相同的终点，因此您无法预测接下来会发生什么。”
拉卡内洛指出，科学家们可能会预测一些非常明显的病毒突变，例如刺突蛋白上的某些氨基酸变化会影响抗体结合，或者刺突的受体结合区域的变化会影响病毒的黏附和对人类细胞的侵袭。 。 能力。 尽管科学家们无法预测哪些突变会给病毒带来优势，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，例如使用非常有效的疫苗，可能会减少病毒复制和突变的机会。 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带来微不足道的优势。
当我们对病毒施加中等水平的选择压力时，就会出现麻烦。 例如，当您对抗体的反应不强时，应广泛使用效果不佳的疫苗，或延长第一和第二剂疫苗之间的时间。 它可能成为“病毒新变种的温床”。 摩尔说：“我们现在已经意识到这一点。”
因此，为了防止将来的病毒变异，我们需要确保人们及时接种疫苗，以防止所谓的“逃逸突变”。 我们需要防止病毒传播，这将增加冠状病毒更多突变的可能性。
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，如果我们要落后病毒突变两步而不是二十步，那么唯一的方法就是大大加强对新变异病毒的监控，以便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）