疫情正還在整治中等待收束，如今我們已經(jīng)清楚，讓南京機場(chǎng)暫時(shí)“失守”的新冠病毒，名叫德?tīng)査?Delta)變種。

　　一天前(8月2日)，鄭州、海南等地接連發(fā)布公告，稱(chēng)確認感染者感染的病毒為德?tīng)査兎N。

　　三天前(7月31日)國家衛生健康委疾控局一級巡視員賀青華在國務(wù)院聯(lián)防聯(lián)控機制召開(kāi)的新聞發(fā)布會(huì )現場(chǎng)，明確說(shuō)明，德?tīng)査儺愔昃哂胁《据d量高、傳播能力強、傳播速度快，而且轉陰時(shí)間長(cháng)等特點(diǎn)。

　　密集的信息在日常生活中連連襲來(lái)，全部圍繞著(zhù)它——德?tīng)査兎N。它是最初版新冠病毒的“雙胞胎”兄弟，帶著(zhù)同樣的感染面具，卻擁有更強的“殺傷力”。

　　世界衛生組織(WHO)流行病學(xué)家Maria van Kerkhove這樣形容它，德?tīng)査兎N的傳染力比2019年底首次出現的原始毒株高出約50%，迄今已有部分國家通報住院率上升，但值得慶幸的是尚未觀(guān)察到德?tīng)査兎N導致更高死亡率。

　　德?tīng)査兎N一出，眾多研究人員試圖破解它的感染密碼。最近，Nature給出了答案，科學(xué)家回答了三個(gè)問(wèn)題，新冠病毒是如何感染人體的?為什么德?tīng)査兎N會(huì )具備如此“駭人”的傳染力?最重要的是，未來(lái)，我們又該如何應對它。

　　德?tīng)査澈蟮拿孛?/p>

　　變異毒株的產(chǎn)生是病毒自我復制過(guò)程中發(fā)生突變的結果。病毒一生中會(huì )不斷復制自己，期間經(jīng)常會(huì )發(fā)生突變，產(chǎn)生變異毒株，復制越多，感染人數越多，發(fā)生突變的幾率和出現變異的數量越大。

　　一切的根由源自基因，德?tīng)査《居稍疾《净蛲蛔兌鴣?lái)，這些突變可能會(huì )影響病毒的“適應性”，即其繁殖和傳播的能力。

　　突變是隨即發(fā)生的，后續的效果也像“開(kāi)盲盒”一樣充滿(mǎn)不確定性，有些突變削弱了病毒的毒性，有些突變不會(huì )產(chǎn)生多少影響，有些則使其毒性更加強大。

　　其實(shí)，德?tīng)査《臼潜姸嗤蛔冎械囊环N，突變家族中還包含在英國占主導的阿爾法(Alpha)變體，以及首先在巴西占主導的伽馬(Gamma)變體。

　　突變并非冠狀病毒獨有，每個(gè)流感季節都會(huì )增加病毒適應性，這就是為什么某些流感病毒的突變可能比其他突變傳播得更廣泛。但一種突變成功出現并取代了另一個(gè)變種，并不一定意味著(zhù)它一定更具傳染性或更致命，只能說(shuō)，病毒的突變是為了讓自己更加具備適應性。

　　不過(guò)，德?tīng)査蛔冏呱狭烁邆魅拘缘哪菞l路。

　　據現有數據，德?tīng)査局陮步】档耐{更大：傳播率比阿爾法變種高約 60%，阿爾法的傳播率比新冠病毒原始毒株高 50%，原因在于新冠病毒表面的蛋白結構發(fā)生的變化。

　　科學(xué)家認為，新冠病毒有一個(gè)豪華的“糖衣”，被稱(chēng)為聚糖(Glycan)，它包裹著(zhù)新冠病毒表面的標志性尖峰蛋白(Spike-protein，也稱(chēng)S蛋白)。

　　許多病毒都有糖類(lèi)覆蓋其外部蛋白質(zhì)，它們像“披著(zhù)羊皮的狼”一樣將病毒在人類(lèi)免疫系統中偽裝。去年，海外的研究人員根據結構和基因數據，通過(guò)超級計算機逐個(gè)原子地渲染，創(chuàng )造了糖衣最詳細的可視化模型。

　　研究人員將模擬結果發(fā)布到Twitter上。一小時(shí)內，一位研究人員在評論中問(wèn)道：從蛋白質(zhì)頂部伸出來(lái)的裸露的、沒(méi)有涂層的環(huán)是什么?(下圖中紅圈標記部位)

　　

 

　　研究人員Rommie Amaro的Twitter內容，圖源：相關(guān)人Twitter

　　十分鐘后，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的結構生物學(xué)家Jason McLellan回復說(shuō)：未包被的環(huán)是受體結合域 (RBD)，是與人體細胞受體結合的三個(gè)尖峰部分之一。

　　受體結合域，顧名思義，病毒和人體內受體結合的區域，病毒進(jìn)入人體后，首先會(huì )尋找人體內的受體，病毒蛋白和受體之間的關(guān)系類(lèi)似“鎖”和“鑰匙”，二者結合配對后，感染過(guò)程隨即發(fā)生。

　　因此，受體結合域是病毒蛋白最先接觸人體細胞的地方，任何讓病毒更容易進(jìn)入細胞內的變異都會(huì )讓它更具優(yōu)勢。

　　

 

　　S蛋白的結構圖，可見(jiàn)受體結合域所在區域、聚糖包裹區域。蛋白共包含的三個(gè)區域：受體結合域，S1和S2區域，圖源：Nature

　　詳細結構解析的背后，隱藏著(zhù)德?tīng)査《镜拿孛堋?/p>

　　科學(xué)家們發(fā)現德?tīng)査邆潢P(guān)鍵的適應性，這些適應性可以幫助病毒以驚人的力量“捕捉”人體細胞，并在細胞中隱藏自己。當病毒離開(kāi)細胞時(shí)，新冠病毒執行了一個(gè)關(guān)鍵的處理步驟——準備更多的感染顆粒，去感染更多的人類(lèi)細胞，這是使該病毒能夠如此迅速傳播的原因。

　　倫敦帝國學(xué)院的病毒學(xué)家Wendy Barclay說(shuō)：“這也是為什么它如此難以控制的原因之一。”

　　每個(gè)病毒顆粒的外表面都有24-40個(gè)雜亂無(wú)章的尖峰蛋白，這是病毒與人類(lèi)細胞融合的關(guān)鍵。 對于其他類(lèi)型的病毒(如流感)，外部融合蛋白是相對剛性的。然而，根據德國法蘭克福馬克斯·普朗克生物物理研究所的生物化學(xué)家Martin Beck和他的同事在2020年8月發(fā)表的論文記載，新冠病毒的尖峰是非常靈活的，在三個(gè)點(diǎn)上存在錨點(diǎn)(上圖中的I、II、III三個(gè)點(diǎn)位)。

　　這使得尖峰蛋白可以翻來(lái)覆去地搖擺和旋轉，這可能讓它們更容易觸碰人體細胞表面，并讓多個(gè)錨點(diǎn)與人體細胞結合。

　　

 

　　新冠病毒的計算機模擬結構，可以看出表面的尖峰蛋白的形態(tài)相當多變，這讓其與人體細胞結合的方式也更加多樣，圖源：Nature

　　Wendy Barclay說(shuō)，目前還沒(méi)有其他冠狀病毒的類(lèi)似實(shí)驗數據，但由于尖峰蛋白序列在進(jìn)化上高度保守，可以假設這一特性是共享的——冠狀病毒共享同樣的模型。

　　新冠肺炎爆發(fā)的早期，研究人員曾證實(shí)新冠病毒尖峰蛋白的受體結合域附著(zhù)在一種被稱(chēng)為ACE2受體蛋白質(zhì)上，該受體大量存在于人類(lèi)咽喉和肺部細胞的外部，ACE2受體和受體結合域就是那對“鎖”和“鑰匙”。

　　ACE2受體也是嚴重急性呼吸系統綜合癥(非典型性肺炎，SARS)的主要結合點(diǎn)，但與SARS相比，新冠病毒與ACE2的結合強度要大2-4倍。

　　新冠病毒的變異往往在尖峰蛋白的S1亞基上發(fā)生突變，該亞基承載著(zhù)受體結合域，負責與ACE2受體結合，其中，第二個(gè)尖峰亞單位S2，促使病毒與宿主細胞的膜融合。

　　目前，正在世界各地傳播的德?tīng)査凅w在S1亞單位中發(fā)生了多個(gè)突變(包括受體結合域中的三個(gè)突變)，這些突變似乎提高了其與ACE2結合以及逃避免疫系統的能力。

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　　經(jīng)過(guò)突變，德?tīng)査碛辛烁鼜姷?ldquo;穿透”和結合力，接下來(lái)，它開(kāi)始大刀闊斧的進(jìn)軍人體細胞。一旦病毒尖峰與ACE2受體結合，宿主細胞表面的其他蛋白質(zhì)就會(huì )啟動(dòng)一個(gè)過(guò)程，導致病毒和細胞膜的合并。

　　SARS病毒使用兩種宿主蛋白酶中的其中之一作為通道進(jìn)入人體：TMPRSS2(發(fā)音為tempress two)或cathepsin L。TMPRSS2是更快的進(jìn)入途徑，但SARS病毒經(jīng)常通過(guò)內體(一個(gè)被脂質(zhì)包圍的氣泡)進(jìn)入，這一過(guò)程依賴(lài)cathepsin L蛋白酶，當病毒通過(guò)這種途徑進(jìn)入細胞時(shí)，抗病毒蛋白可以捕獲它們。

　　與SARS不同，新冠病毒更“有效”地利用了TMPRSS2，TMPRSS2在呼吸道細胞外部大量存在，以此迫使病毒膜和細胞膜融合在一起。

　　隨后，病毒將其基因組直接射入細胞。根據Barclay等人4月份發(fā)表的工作報告，通過(guò)這種彈簧式的入侵方式，新冠病毒的感染速度比SARS更快，并可以免于被困于人內體。(邯鄲做小程序)