疫情顯微鏡:新冠病毒變異的5種潛在後果(黃麗華)

更新時間: 2020/12/27 03:00
■病毒變異或許會讓疫苗效力小一些些,但暫時應該還不會有太大的改變。示意圖。路透

黃麗華/陽明大學微生物及免疫學研究所教授

最近新聞頻頻報導在英國發現兩株新冠病毒變種具有高度的傳染力,因而引起全世界的恐慌,紛紛對英國祭出斷航的命令。有朋友就問我,是不是病毒變聰明了,所以才更容易感染人類?

其實,病毒無所謂聰明與否,它的生存本來就是一種物競天擇的原理。病毒在繁殖過程中一直在突變,尤其是核醣核酸(RNA)病毒因不具有修復複製錯誤的能力,故其突變機率遠比去氧核醣核酸(DNA)病毒高很多。

以新冠病毒而言,其全基因體在兩周之內可能就可以產生1至2個突變點。病毒突變隨時都在發生,且是隨機性的發生在其基因體上。大部分突變的結果,可能對病毒的繁殖沒有產生太大影響;但有些突變則會降低病毒繁殖或感染的能力,這樣的病毒慢慢的就會被淘汰,從族群中消失;相反的,有些突變反而使病毒複製或感染的能力增加,這樣的病毒在傳播的過程中就會慢慢取得優勢,最後成為主要的族群,這就是物競天擇的生存道理。

新冠病毒的變異造成傳染力提高不是最近才發現,早在今年2月初在歐洲出現的D614G病毒變種,就與中國武漢首次發現的新冠病毒不同,它比中國病毒株更穩定、更易傳播,故成為目前世界大多數角落所發現的病毒株。而英國境內最近發現的兩株新的變種,又比目前的病毒株傳染力高出7成左右,這是值得我們關注的地方。

英國的第一株變種名為B.1.1.7(或稱VUI-202012/01),很罕見的是它具有23個這麼多的突變點。其中有17個突變點會直接造成胺基酸的改變甚或部分胺基酸的刪除;更重要的是有8個突變點發生在棘蛋白上,包括N501Y、N439K、Y453F及△69/70等;其中N501Y還恰好是在棘蛋白與宿主受體接觸的部位。棘蛋白是新冠病毒與宿主細胞表面上的受體接觸,才得以進入細胞的一個重要蛋白,也是疫苗製造的主要成分之一。

暫時不會影響疫苗效力

棘蛋白若有突變,可能會改變病毒與細胞結合的能力,結合力可能變弱但也可能變更強。B.1.1.7之所以引起強烈注意是因為它從2020年9月被發現;到了11月,倫敦約有四分之一的新冠肺炎與此病毒變種有關;而到12月中旬這數字已接近三分之二。這麼快的傳播速度,說明了B.1.1.7這株變種是大大增加了感染人類細胞的能力。英國的另外一株變種是最近這個月藉由基因序列監測而發現的,它其實是在南非首先發現,爾後才輸入英國的。這個變種同樣具有多處突變以及N501Y這個突變點,有關南非變種株所知就更少。然而根據報導,這個變種傳播能力似乎比B.1.1.7又更強。

這些突變對病毒究竟會產生什麼效果呢?對人類而言,又可能產生什麼潛在的後果呢?

首先、病毒的棘蛋白經過變異後可能會變得更穩定,與細胞表面的受體結合力更強,因而使得病毒益發能夠感染人類細胞。之前的D614G新冠病毒變種就是一個典型的例子;而目前的B.1.1.7或南非變種株因為有N501Y的突變點,所以推測可能也有類似的情形。但真正結果是否如此,仍有待科學家們在實驗室中加以驗證。

第二、有些突變會使得病毒複製能力變強,病毒量變多,如此一來病毒的致病性也會相對變強。幸運的是截至目前為止,並沒有證據顯示B.1.1.7變種具有較強的致病力。第三、有些突變處改變或刪除掉某些基因序列。若目前慣用的聚合?連鎖反應(PCR)檢測引子剛好設計在該處的話,那就無法偵測得到病毒,造成偽陰性的結果。還好,PCR檢測可採用幾組不同位置的引子來避免這種現象的發生。

第四、突變結果可能使目前使用中的抗病毒藥物失效,包括小分子化學藥物或單株抗體都有可能。在一些免疫力較低的病人身上,經過一段時間治療下,往往未能將病毒完全消滅,反而篩選出一些具有抗藥性的變種病毒株來,這是一個非常常見的現象。目前科學家推測B.1.1.7病毒變種很有可能就是經由此途徑而產生的。第五、病毒變種可能會造成「逃避免疫」的現象,意即原先可辨識病毒蛋白這個部位的抗體就失去了辨識的能力。

如此說來,大家一定很關心目前千辛萬苦做出來的疫苗是否就沒用了?其實那倒未必。因為我們用來做疫苗的是整個棘蛋白,人們體內會製造出很多種抗體來針對這個蛋白的不同部位,就算有一、兩點產生突變了,還有很多抗體可針對其他部位來中和病毒,疫苗效力或許會小一些些,但暫時應該還不會有太大的改變。然而時間久了,病毒變異持續累積的話,難保最後疫苗效果也會變差了。

最明顯的例子就是流感病毒疫苗,因為流感病毒株每年的變異都很大,所以疫苗就得依據當年度的病毒株每年重新設計。新冠病毒疫苗未來是否也會走向這個方向有待後續的觀察。不過,以輝瑞公司或莫德納公司信使核醣核酸(mRNA)疫苗技術而言,隨時要更改新的病毒株疫苗也不是很困難的事。

國際大規模傳染跑不掉

一個變種產生一個突變點,可能就會產生巨大的效果,更何況目前所發現的B.1.1.7或南非病毒變種含有多個突變點,有可能集各種效果於一身,最後變成一隻難以掌控的病毒,這是它令人害怕的地方。當然,這些問題都亟需在實驗室以動物實驗來驗證之。

然而不可否認的,以它如此快速的傳播能力,國際間大規模的傳染似乎是跑不掉了,目前已經有好幾個國家都已經發現這隻病毒的蹤跡。國際間的禁航是否就可以阻斷B.1.1.7病毒的傳播,我們尚不知道,但可以確定的是勤洗手、戴口罩、保持更遠一點的社交距離真的是有必要的。

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