什么是病毒变体?

每次基因组被复制时,都有可能出现错误。这对所有生命形式都适用。在小范围内,这些突变可能导致遗传疾病或癌症。在更大的范围内,随机突变是进化的重要工具。

在COVID-19大流行期间,SARS-CoV-2病毒在全球传播的过程中发生了许多突变。这些突变大多数都是无关紧要的——病毒没有发生任何显著的变化。另一些则产生了B.1.1.7和B.1.351等变异,这给公共卫生工作带来了并发症。通过研究病毒的进化,我们可以监测它是如何传播的,并在检测到变异时预测其特征。

SARS-CoV-2变体
David Goodsell SARS-CoV-2病毒绘画

病毒变异

病毒的进化速度比多细胞生命形式快得多。一个被感染的个体代表了数万亿个病毒粒子——病毒可能被复制多达100万亿次。以这样的复制速度,新的突变是很有可能的;他们不断地发生。当一种病毒发生突变时,它就变成了一种变体。变种是病毒的一种形式,它在遗传上与其祖先的形式不同。

大多数变体的行为都不是独一无二的。单个核苷酸的替换甚至可能不会改变氨基酸序列。然而,通过病毒测序监测这些变异,为我们了解病毒如何在空间和时间中移动和变化提供了有价值的见解。

病毒基因组的序列形成了一种特定样本的指纹,它与特定的地点和时间有关。当收集到足够多的指纹时,它们就可以形成病毒传播的地图。例如,如果你知道一种特定的变异最初是在何时何地被记录下来的,然后你看到这种变异在邻近的城市突然出现,你就知道每个城市的人一定是在互相传播病毒。公共卫生组织可以利用这些信息来决定当前的预防措施是否有效。

跟踪病毒进化

除了为公共卫生决策提供信息和评估外,测序数据还有助于研究人员构建病毒的系统发育。从已知的第一个病毒祖先形式开始,新的变异可以根据它们的进化关系进行排列。随着新变体不断被发现,这些图表很快就变得庞大起来。

研究人员根据它们共同的进化历史将这些变异分为进化支。枝系是任何具有共同进化历史的单系类群。通过将变异分组为分支,研究人员可以很容易地描述不同的血统是如何在地理区域传播的。它还有助于追踪已知的具有生物学上重大突变的谱系,这些突变可能对人类健康产生影响。

想了解更多关于病毒测序如何影响公共卫生决策的信息,请查看我们最近的博客,”从灵长类动物模型到SARS-CoV-2测序和检测”。

变异的关注

并不是所有的变异都是无害的。SARS-CoV-2的几种变体已经出现,具有独特或增强的特性,需要特别注意。随着突变自然发生,其中一些会导致关键蛋白质的修饰。这类突变可能导致更高的传播能力、更严重的疾病或许多其他后果,这取决于它们影响的是哪些蛋白质。例如,SARS-CoV-2突变D614G,在该突变中刺突蛋白中的一种天冬氨酸转变为一种甘氨酸,已经与增加的传播能力相关。D614G在大流行初期出现在欧洲,并出现在欧洲和美洲的大多数COVID-19病例中。

疾病预防控制中心建立了三个类别SARS-CoV-2变异。第一种是“感兴趣的变体”,指的是任何带有与表型变化相关的遗传标记的变体。例如,变种B.1.526的突变使其有可能在接种疫苗或之前感染后避免被免疫系统检测。这个属性是可以预测的,但目前还没有被明确证明。

一旦有证据表明某个变体具有相关属性,它就成为“关注的变体”。这一类别的变体可能需要根据其传播情况制定新的指导方针或限制。B.1.1.7是首次在英国发现的变种,其传染性比以前的SARS-CoV-2型高出约50%。这导致英国加强了封锁,直到感染率下降。

如果一种变体能够逃脱或降低当前预防措施和医疗对策的效力,它就被归类为“高度关注的变体”。这些变异可能逃避当前诊断方法的检测,逃避疫苗免疫,或抵抗任何常用的治疗方法。目前还没有严重后果的SARS-CoV-2变种。


研究SARS-CoV-2病毒或变种的进化?探索我们的病毒研究工具。


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Jordan Villanueva在2017年加入Promega之前在西北大学学习写作和生物学。作为一名科学作家,他最感兴趣的是科学的人性方面——期刊文章背后的故事和人物。研究兴趣包括免疫学和神经科学,以及COVID-19大流行。不工作的时候,乔丹喜欢把烤酸面包变成一门科学。它只是一种酵母和乳酸菌的共生培养物,对吗?

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