香港首现 XBB.1 变种病毒,专家称具有更强的传染性和免疫逃避能力,如何从医学角度进行分析?

自9月中旬疫情有所回落后,近日香港确诊数字再次“横行”,并出现首宗XBB.1亚系变种病毒个案。 根据香港卫生防护中心数据,10月10日,香港新增465…
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XBB.1为来自新加坡的突变毒株,已经在当地引发新一轮疫情

一,经过近三年的发展,新冠全球感染人数创出新高,随着病毒基因组的极大丰富,新毒株产生的速度越来越快

前几天刚分享过一次病毒加速进化的情况

文中提到:其中刺突蛋白(S蛋白)是病毒与人体细胞结合的关键,也是人类抗体结合病毒的关键。如果病毒的RBD结构域(氨基酸序号318-541)发生变化,则抗体的效果就会大幅下降。

不到一年时间,BA.2已经完成了5次进化,在RBD区域获得了多个有益突变,具备了更强的免疫突破能力。

其中XBB是BJ.1和BM1.1.1的重组毒株。

@拍照稀烂帮帮主一张图,说明了BA.2和BA.5分支的进化情况:


二、XBB.1为XBB毒株的后代

1.简介

根据pango team 的消息[1],该毒株于2022年9月6日首次发现(与XBB相比,多了S:G252V这个突变),全球前8个病例均为新加坡发现。

整理到上图。

2022年10月3日,在新加坡、孟加拉国、丹麦、英国、比利时、澳大利亚、奥地利共发现85个序列。


2.新病毒必然具备较强的免疫突破能力

目前XBB.1毒株还在发展的早期阶段,统计数据尚未出来(能出来的时候估计已经接近淘汰了),所以目前还缺乏传染性,致病性的相关数据。

可以得到一些结论:

境外新冠病毒的主要选择压为抗体,所以能在多种毒株的内卷中胜出的毒株必然具备很强的免疫突破能力

免疫突破能力意味着,既有疫苗和感染产生的抗体效力下降和单抗药物失效。


下面阐释下选择压是如何作用的。


3.病毒通过突变和自然选择不断进化

突变

病毒的突变(Mutation)是指基因组中核酸碱基的化学变化。在一次感染中,一个病毒粒子要增殖上百万次,增殖过程中复制发生异常就会造成突变,可以是一个核苷酸的改变,也可为上百上千个核苷酸的缺失或易位。

突变是概率事件。新冠属于RNA病毒,RNA病毒不稳定,病毒复制中的自然突变率 0.0001~ 0.000001。

基因决定性状,大部分突变让病毒失活,少量突变会让病毒活下来并具备新特性。

新特性有的可以帮助病毒取得传播优势,有的会带来劣势。


选择压

选择压是进化生态学中的概念,指外界环境施加给物种演化方向的压力,不同的外在的压力导致物种向不同方向演化。[2]
假如:一个基因的选择压为0.001,那么一个频率为0.001%的显性基因只要16100个世代就可增加到99%的频率。

计算原文档:选择压推算.xlsx - 坚果云


筛选效果

在人群普遍具有抗体(例如BA.1、BA.2、BA.4、BA.5)的前提下,已感染人群短期内达到免疫效果,原有的老毒株传播效率会不断下降(碰到有抗体的人传播链就会中断)。

这时如果有一种毒株可以无视既往感染产生的抗体,则该毒株可以获得明显竞争优势(传播链被抗体打断的概率低很多),逐渐成为主流毒株。


三、XBB和XBB.1已经在新加坡引发新一轮疫情

需要吸氧人数在上升[3],意味着医疗系统将逐渐承受压力。

参考

  1. ^https://github.com/cov-lineages/pango-designation/issues/1088
  2. ^https://www.infobloom.com/what-is-selection-pressure.htm
  3. ^https://www.moh.gov.sg/

这种题是 @拍照稀烂帮帮主 专场,蹲他就是了。不过老拍写文向来聒噪,有些线索乍眼串不起来。我给大伙捋捋,也略微拓展一些。

最近新冠科研界有了一些新的发现,就是说,很多病毒的突变位点越来越相像,显示出了“趋同演化”。举个例子,当年叱咤风云的Delta和Lambda变异株靠L452R和L452Q突变传播+致病双重增强,到Omicron时代这个位点突变却丢了,可不想,过了段时间L452R又出现在了BA.4/BA.5上,爆发新一轮疫情(就是最近这轮)。现在像L452R这样的优势位点少算有五六个,多算有十几个,Omicron突变株都纷纷带上了这些突变。更神奇的是就因为这种趋同演化,Omicron的演替逐渐在改变过去病毒突变株“一超多强”的局面,开始变得“百花齐放”“群雄纷争”起来,谁拿到的突变多谁能分到一席天地,好像都找到了竞争的窍门一样。

这张图很多人看过了,是Marc Johnson大佬推上发的,为了方便大家阅读还是放一下

正巧XBB和它亚系XBB.1是Omicron变异株下BJ.1+BM.1.1.1重组株,这个变异株开了一个新的赛道,搞起了“合作共赢”“优势互补”的路子。这一搞还出现了更离谱的效应——本来正常赛道的最强突变株是BQ.1.1等,照常配新突变攻城略地,XBB却直接甩开了Omicron内卷潮,免疫逃逸得连老前辈SARS-CoV-1(非典病毒)都不认识了。

XBB的免疫逃逸使过去王林发教授提议将Omicron称SARS-CoV-3的往事不再为孤例(2022.5)。免疫逃逸本质是血清型分化,而最早提出Omicron达到血清型分化的学者是Simon-Loriere教授(2022.2)。血清型则是测序技术未及时更传统的微生物分类方法,在临床上有一定实用价值。分子生物学技术提升后,确定病毒种属的依据更可靠了,也面临新的挑战。更准确地说,是血清分型和基因分型的区别,这两种区别既是矛盾的,也是互补的。

Simon-Loriere的文章

举个例子,肠道病毒里的A组柯萨奇病毒,存在二十多种血清型,其中16型引起手足口病,7/9型引起脑膜炎/脑炎(神经系统受累),2-6/8/10型引起疱疹性咽峡炎。病毒的不同血清型常有风格迥异的临床表现。这些血清型分类手段很古老,临床和流病管理却很管用。

在这条时间线上,拍帮主在公众号和知乎上最早提及血清分型的时间是2021.9。起因是当时流传一种“突变极限”(peak fitness)理论,大意是新冠病毒的突变存在一个极限,当它达到进化到“最佳”时,就无法再进化了,那时人体再构建出群体免疫,就能使新冠疫情结束。

拍帮主对此的驳斥也很简单,peak fitness理论本身更多是猜想性质的,用它推测疫情是把新冠想得太天真了,因为一旦血清型发生分化,以前从wildtype到alpha/beta/gamma到delta的免疫优势积累就全都报废了。提出peak fitness不止一个的理论于2013年就在science上发表。直观点说,peak fitness仅仅能得到进化的局部最优解,远远不能成为全局最优解。2021年末,omicron异军突起,带着近三十个S蛋白突变(其中十几个在RBD上,也就是跟ACE2受体结合的部分)骤然成为VOC,甚至以放之传染病史都睥睨群雄的基本传染指数(R0)≥9刷新确诊人数最高记录的2-3倍,可以说是拍帮主抢跑史上成名之战。

现管这个叫Multiple peak fitnesses

前些天林姐 @林优里 已经写过意大利2019年9月从类似麻疹(但排除麻疹)的患者样本(呼吸道、皮肤、尿液)已经检出新冠病毒,2019年10月的一份病毒测序结果甚至发现了D614G突变,而此前最早报道这种突变的时间却远在2020年1月(注:突变核苷酸位点也是一样的)。这是自2021年零星发现意大利/法国/西班牙疫情前样本中血清抗体和环境核酸新冠阳性以来提示大流行前波(pre-pandemic wave)存在的最直接证据。我们可以猜测在这波疫情中的“鼻祖版”病毒很可能以另一种血清型表现出这种奇葩的皮肤疾病,就像后来经过血清型分化后产生的“嗜肺组”Wildtype→Delta,以及“嗜神经组”Omicron BA.1→BA.5→???那样,现在还不清楚新的血清型(XBB)会发生什么样的组织嗜性变化。今年8月份已有Science文章指出病毒的动物来源并不单一,武汉最早的两大祖先型病毒(在Pango中分别为A和B)可能来自单独的两个传染事件(当然那篇文章下有eLetter批评其中一些模型构建的观点,也不难理解,毕竟预设武汉版就是起源株推出来的结果…),如果A和B确实晚于意大利版出现血清分化,为什么丢失了D614G这个当今病毒人人标配的突变?那么这会L452R在Delta消失后又再现于BA.5的故事恐怕早有历史了。

值得一提的是,这种误认为是麻疹却最后发现可能是新冠的历史并不孤独,上面所说的柯萨奇病毒,由于它不特异的表现,1948年首先在美国发现时也被误判为脊髓灰质炎病毒。直到后来柯萨奇病毒的临床“业务”也拓展到手足口病、心肌炎、脑膜炎、急性上呼吸道感染、结膜炎、胸痛等。

诡异的麻疹样疾病。当然,意大利起源说还是要有更多证据证实。

后来拍帮主又引了一篇George Marinov的文章,由于这种血清型分化很可能没有止境,SARS可能在未来成为一簇而非单一疾病,并以多重大流行的形式存在。彼时,2020年4月Science有文章利用SIERS模型预测新冠疫情走向已有此类说法,只不过后来的走势中还是低估了新冠的耐热和突破感染,虽然短暂的低流行时期仍然被世卫组织视为“终结大流行的好机会”,这机会并不容易抓住。

实际上低谷并不这么乐观

眼下XBB有更强的免疫逃逸是可以确认的,但能否再现BA.1/BA.2的大爆发尚存在疑问。不论是XBB还是常规赛道的群雄,要说比BA.5还占传播优势,会不会防不住?看看传说中比BA.1/BA.2占传播优势的BA.5,在世卫今天的周报里,也就表现得比Delta及其小弟强一点,大可不必急着谈“传播性越来越强了,防不住啦”。想当年…众人批拍帮主拿BA.5贩卖焦虑的时候,还是拿着某几个国家不起眼的BA.5小波来驳斥的,怎么到了讨论要不要坚持动态清零的时候,就把BA.5乃至以后的XBB妖魔化得“传染性那么强,肯定防不住”了。是,悲观点可以说,XBB也许可以让过去一切防控成为空架,乐观点也可以说,XBB没准就是BA.5那怂样,甚至更菜,菜到SARS-CoV-2这枚金招牌就要砸在它这杂z手上,保守点也让贤于群雄让Omicron王朝再苟一段时间。反之如果XBB真的能突破BA.1/BA.2的记录,麻疹老大哥都要视它后起之秀。

BA.5确实比alpha/delta传播强一些,跟中间一柱擎天的BA.1/BA.2相差甚远