研究表明冠状病毒在美国的快速传播中变异和潜在的进化
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休斯顿的科学家周三公布了一项对5000多种冠状病毒基因序列的研究，揭示了该病毒不断积累的变异，其中一种可能使其传染性更强。
然而，新的报告没有发现这些突变使病毒更致命或改变了临床结果。科学家说，所有的病毒都会积累基因突变，而且大多数都是微不足道的。
像SARS-CoV-2这样的冠状病毒相对稳定，因为它们在复制时有一个校对机制。但休斯顿卫理公会医院(Houston Methodist Hospital)的研究作者詹姆斯·马塞尔(James Musser)表示，每一次变异都是掷骰子，随着传播在美国如此广泛-美国每天仍有数万例新的确诊感染-病毒有大量的变化机会，可能会带来麻烦的后果。
“我们给了这种病毒很多机会，”穆瑟告诉“华盛顿邮报”。“现在有一个庞大的人口规模。”
像所有冠状病毒一样，SARS-CoV-2在其核心周围有一系列特征性的尖刺。正是这些尖峰使病毒能够附着在人类细胞上。
一个影响S蛋白的突变将氨基酸614从“D”(天冬氨酸)变成了“G”(甘氨酸)。研究表明，这种影响三条完全相同的氨基酸链的微小变化可能会增强病毒的传播性。
像所有冠状病毒一样，SARS-CoV-2在其核心周围有一系列特征性的尖刺。正是这些尖峰使病毒能够附着在人类细胞上。
一个影响S蛋白的突变将氨基酸614从“D”(天冬氨酸)变成了“G”(甘氨酸)。研究表明，这种影响三条完全相同的氨基酸链的微小变化可能会增强病毒的传播性。
来自威尔·康奈尔医学院、芝加哥大学、阿贡国家实验室和德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家也参与了这项研究。
这项新的研究没有经过同行审查，周三发布在预印服务器MedRxiv上。这似乎是到目前为止美国最大的病毒基因序列的单一聚合。本月早些时候，英国科学家公布了一大批序列，与休斯顿的研究一样，他们得出的结论是，改变病毒表面“尖峰蛋白”结构的突变可能正在推动该特定毒株的超大传播。
美国国家过敏和传染病研究所的病毒学家大卫·莫伦斯(David Morens)回顾了这项新研究，并表示，这些发现表明，随着病毒在人群中传播，它的传播性变得更强的可能性很大，这“可能会对我们控制它的能力产生影响”。
莫伦斯指出，这是一项单一的研究，“你不会想要过度解读这意味着什么。”但莫伦斯周三表示，病毒可能会通过随机变异对戴口罩和社交距离等干预措施产生反应。
NIAID主任安东尼·S·福奇(Anthony S.Fuci)的高级顾问莫伦斯(Morens)说，“戴口罩、洗手，所有这些都是传播或传染的障碍，但随着病毒的传染性变得更强，从统计学上讲，它更善于绕过这些障碍。”
莫伦斯说，这对疫苗的研制有影响。随着人们通过感染或疫苗获得免疫力，病毒可能面临逃避人类免疫反应的选择性压力。
莫伦斯说：“虽然我们还不知道，但很有可能这种冠状病毒，当我们的人群免疫力达到足够高的水平时，这种冠状病毒会找到一种方法来绕过我们的免疫力。”“如果发生这种情况，我们的情况就会和流感一样。我们将不得不追赶病毒，当病毒发生变异时，我们将不得不修补我们的疫苗。“
约翰霍普金斯大学应用物理实验室的分子生物学家Peter Thielen说，科学家将需要继续研究病毒，看看休斯顿研究人员发现的新变异是否改变了病毒的“适合性”，“以及SARS-CoV-2的传播力是否真的因这些变异而增加。”
另一位研究冠状病毒的科学家、马萨诸塞大学医学院(University Of Massachusetts Medical School)的病毒学家杰里米·鲁班(Jeremy Luban)周三在一封电子邮件中说，“休斯顿的论文强调了这样一个事实，就SARS-CoV-2而言，我们需要保持警惕，并提高我们监测病毒变异的能力。”
休斯顿卫理公会的主要医院是休斯顿市中心的德克萨斯医疗中心(Texas Medical Center)的一部分，但也包括全市各地的医院。自3月初以来，科学家们一直在对冠状病毒的3万个字符的基因组进行测序，当时病毒似乎首次抵达了这个拥有700万人口的大都市地区。这篇论文记录了5085个序列。
研究表明，病毒分两波在休斯顿社区传播，第一波袭击了更富有和更年长的人，然后在第二波中传播到年轻人和低收入社区-影响了许多拉丁裔城市居民。
与此同时，随着病毒通过邮政编码传播邮政编码，它还编制了一份突变目录，其中许多都影响到了尖峰蛋白。病毒表面的这种结构，就像一棵树，上面装饰着卷曲的丝带，使病毒能够进入细胞。
基因数据显示，病毒多次单独抵达休斯顿，据推测最初是通过航空旅行。值得注意的是，最初抵达的病毒中，有71%的特征是一种现在很有名的变异，这种变异似乎最早起源于中国，科学家们越来越怀疑，这种变异可能会让病毒在传播方式上具有生物优势。它被称为D614G，指的是基因组中编码尖峰蛋白的区域中一种名为天冬氨酸(D)的氨基酸取代了一种名为甘氨酸(G)的氨基酸。
到休斯顿爆发的第二波时，研究发现这种变种的流行率跃升至99.9%-完成了对疫情的控制。研究人员发现，感染该菌株的人的上呼吸道病毒载量较高，这是使该菌株更有效传播的一个潜在因素。
加州斯克里普斯研究所(Scripps Research Institute)的免疫学家克里斯蒂安·安德森(Kristian Andersen)没有参与这项新研究，他淡化了这项新研究的重要性。他说，这“只是证实了已经描述的情况--G的频率随着时间的推移而增加。”至于研究发现的许多其他突变，“他们只是对它们进行分类，但我们不知道它们中是否有任何与功能相关的。”
马塞尔说，他的解读是，D614G在休斯顿和其他地区越来越占主导地位，因为它更适合在人类之间传播。他承认，在这件事上，科学案件还没有结案。
“这不是谋杀审判，”马瑟说。“我们不是在寻找排除合理怀疑的证据。这是一场民事审判，很明显，我认为这是证据的优势迫使我们所有人得出相同的结论，那就是那个菌株，那个菌株家族在生物学上有一些不同的东西。“。
最近，对冠状病毒在英国传播的更大规模的研究，基于大约2.5万个基因组，也发现了证据表明，这种病毒变体“以与选择性优势一致的方式”超过了它的竞争对手。
一般说来，科学家们预计自然选择会倾向于有助于病毒更有效传播的突变-因为这允许它复制更多的自身-但不一定会使它的毒力更强。杀死或使宿主丧失能力通常不会帮助病毒传播给更多的人。
这项研究发现，285个独立的突变位点改变了尖峰蛋白的一个物理构建块，从允许它感染和伤害人类的意义上说，尖峰蛋白是冠状病毒最重要的部分。这些位点的49个变化以前在世界各地测序的其他基因组中从未见过。
这项研究将一些尖峰蛋白的突变描述为“令人不安”。虽然这篇论文没有提供强有力的证据证明尖峰蛋白正在发生任何额外的进化，但它表明，这些重复的替换提供了一个线索，即当病毒与我们的身体和免疫系统相互作用时，它可能正在学习帮助它对宿主做出反应的新技巧。
穆瑟说：“我认为有相当好的证据表明，免疫选择作用于尖峰蛋白的某些区域。”
病毒的实际变异是随机发生的，因为它在试图在我们的细胞内复制自己的基因组时犯了错误。但是，每一个新病例都有机会发生更多的突变，这反过来又增加了其中一个突变对病毒有用的机会，就像D614G显然已经对病毒有用一样。
考虑到病毒遗传密码已经发生的变化，马瑟的一个关键结论是，如果我们想要预测病毒下一步会做什么，我们对它的测序还远远不够。
虽然美国的一些大城市，如西雅图和波士顿，也在进行大量的测序工作，但作为一个整体，美国缺少了许多地区-因此也遗漏了许多潜在的病毒变种。即使在休斯顿，这项研究估计，只有大约10%的已知冠状病毒病例被测序。
穆瑟说：“我认为我们需要在多个地点实时相当积极地进行这项工作。”“我认为我们不这样做是可耻的。”
