统计全球4种新冠病毒变异体:疫苗会失效吗？
新冠病毒是一种RNA病毒，最大的特点之一就是容易变异。
从疫情爆发到现在，我们听到了太多关于病毒变异的消息。
比如欧洲流行的D614G突变，丹麦流行的水貂SARS-CoV-2突变，英国流行的变异株，南非流行的变异株等.
实际上，病毒突变造成的影响可能很小；但如果变异改变了新冠病毒的传染性、毒力和疫苗的保护效果，影响也可能非常大。
那么，目前这些主流突变病毒对我们有什么影响呢？今天，我们将一劳永逸地把它说清楚。
对于每种变异菌株，主要从四个方面进行：
1.病毒哪一部分变异了？
2.病毒的致病性改变了吗？
3.传染性增加了吗？
4.疫苗还有效吗？
首先解释一个概念：究竟什么是突变？
无论是DNA还是RNA复制，都会有误差，都是突变。SARS-CoV-2的遗传物质是单链RNA，非常不稳定，容易发生突变。
2020年4月30日，洛斯阿拉莫斯国家实验室发表了一篇警告“D614G的感染人数正在以惊人的速度增加”.的论文
但是7月2日《细胞》 (Cell)发表的论文删除了上面提到的警告[1]。
关于D614G突变，要知道这几件事：
1.关键位点突变，让病毒和人体细胞更容易结合
具体的突变可以从名字看出：
614指SARS-CoV-2穗蛋白上的第614个氨基酸残基。
这个位点的原始编码是天冬氨酸(缩写D)；
突变后成为甘氨酸(简称G)。
SARS-CoV-2主要依靠刺突蛋白与人细胞结合，而刺突蛋白上的第614位氨基酸是关键，因此这种突变增强了SARS-CoV-2与人细胞的结合能力。
2.毒性没有变化
在感染D614G变异株的患者中，住院结果(新冠肺炎住院肺炎患者的症状)没有恶化，表明毒性没有增加。
3.传染性变强
体外试验发现，D614G的变异毒株传染性强于原始毒株。
>D614G的变异毒株在出现短短几个月后迅速占据了主导地位。
4.没有影响疫苗的有效性
新冠肺炎康复者血清中的中和性抗体，对D614G突变病毒有同等或更好的效果，这说明疫苗对它还是有效的，而且效果似乎还更好了。
这篇论文在学术界也引起了强烈反响，主要集中在传染性增强的结论上[2-3]。2020年11月，来自英国伦敦大学、英国牛津大学、法国留尼旺大学的6位学者，在《自然》（Nature）上发表论文称[4]，D614G并没有造成什么额外的影响。
N501Y突变大名鼎鼎，直接导致伦敦封城。
近期风头最盛的英国变异毒株B.1.1.7、南非变异毒株B.1.351 (501Y.V2)、巴西的变异毒株P1，虽然看起来是在三个国家独立出现，但它们携带着几个共同的基因变异，比如都有N501Y突变。（注：三者的突变位点各不相同）
01先来看英国发现的突变病毒
1.N501Y突变意味着：
刺突蛋白的第501个氨基酸残基发生变化。
编码的氨基酸从天冬酰胺（缩写N）变成了酪氨酸（缩写Y）。
刺突蛋白的第501位氨基酸能直接影响病毒与人体细胞的结合。
2.病毒传染性显著变强了
2020年12月18日，英国发现N501Y变异毒株感染者的增长率，比其他变异毒株高71%，这可能让病毒的基本传染数(R值)增加0.39~0.93[5]。
增长率是指，每天病例增加或减少的速率（减少时为负数），由此可算出第二天比第一天增加或减少了多少感染者[5]。
R值是指，没有外力介入且所有人都没有免疫力的情况下，一个感染者会把疾病传染给多少个人的平均数。哪怕相同的毒株，在不同的时间、不同的地点，上述两个值也存在差异，所以它们的变化不一定完全是由病毒变异造成的。
简单理解就是，N501Y突变让病毒的传染性变强了。
3.住院患者死亡风险增加
2021年1月21日，英国发布消息称，新变异病毒感染者的住院死亡风险增加，但不同的研究结论不一致，还需要更多研究和更长时间的观察[7]。
4.没有发现影响疫苗效力
英国首席科学顾问帕特里克·瓦伦斯在1月22日表示，疫苗对新病毒的预防效力，和对旧病毒的一样有效[8]。
02再来看南非和巴西发现的变异毒株
这两个突变毒株同样鼎鼎有名。它们有着相同的关键节点突变——E484K突变，也就是刺突蛋白第484位氨基酸发生变化，从谷氨酸（E）变成了赖氨酸（K）。
网上热议，这个变异会导致疫苗失效。但其实这一观点是对一篇论文的误读。
2021年1月4日，美国福瑞德·哈金森癌症研究中心发布的论文指出，存在E484K突变的病毒会使康复者的中和抗体（能干掉进入体内的病毒）效力下降，最高可下降10倍以上[9]。
但这只能说明，康复者对具有E484K突变的病毒防御力降低，并不能说明疫苗的效力变化。
从理论上推算，疫苗不太可能完全失效，主要原因有三:
其一，疫苗与单纯感染不同。疫苗接种程序一般包括多次接种，从而强化免疫，获得更强的保护效果。
其二，各类疫苗都能针对病毒的大部分抗原位点，产生更广泛的保护效果。尤其是腺病毒载体疫苗和mRNA疫苗，还能引起强烈的细胞免疫应答，从而发挥更强的保护效果。
其三，E484K这个单一位点的突变，减弱的仅仅是一部分中和抗体（体液免疫）的保护效力，而不会影响细胞免疫的保护作用。
美国作为新冠病毒感染人数最多的国家，必然存在着新的突变毒株。
2021年1月13日，南伊利诺伊州大学的研究团队介绍了美国的突变毒株[10]。
（论文截屏）
（注释：这篇论文更改后于1月19日重新发布）
1.哪里发生了突变？
这个变异毒株被称为20C-US，是2020年5月在得克萨斯州发现的，主要突变发生在刺突蛋白的Q677H或Q173K。
2.传染性、毒性变化、对疫苗效力的影响，都还不清楚
这个新毒株的传染性、毒力改变到底如何，还有待考证。
论文作者认为，Q677H突变可能会影响病毒进入细胞的效率；Q173K突变具有改变抗体识别的潜力，但还需要更多研究。
这个变异毒株目前还没有传播到我国，所以暂时无需过多关注。
到这里我们都知道了，南非变异毒株B.1.351 (501Y.V2)、巴西的变异毒株P1会使得疫苗的效力下降，但目前还没有证据表明，现有的新冠疫苗会失去对变异毒株的免疫保护效力。
尽管如此，面对病毒变异，我们已经有行动——
先来看中国的疫苗，根据国药集团官网公布的信息[11]，该公司生产的灭活疫苗在2020年12月30日附条件上市时，经试验证实，其对全球不同地区的毒株都有很好的效力。至于对新出现的变异毒株是否有效力，还在研究中。
（来源：国药集团官网）
再看美国的mRNA新冠疫苗，莫德纳（Moderna）1月25日宣布，该公司生产的疫苗在体外研究中，表现出对英国、南非变异毒株的效力[12]。
具体来说，对于英国发现的变异毒株，该疫苗的免疫保护效力也没有明显变化。
对于南非发现的变异毒株，疫苗的效力下降了 3~6 倍，但它仍然具有免疫保护效力。
就算疫苗效力有所下降，我们也依旧有办法——
莫德纳将注射额外剂量的mRNA疫苗，来测试能否提高免疫保护效力；
针对南非变异毒株，将开发强化免疫候选疫苗（mRNA-1273.351），看能否增强针对新毒株的免疫保护效力。
不过，无论这些变异毒株的实际影响力如何，我们都应该严肃对待新冠病毒。（注：需要注意的是，文章中提到的预印本论文并未通过同行评议正式发表，其结论现在不能被认为是完全可靠的结论，本文引用仅供参考。）
突变不可控，如果放任病毒传播，完全有可能出现毒性更强、传染力更强、令疫苗无效的超级毒株，而我们始终要记住：戴好口罩、勤洗手、少去人员密集的地方，因为不管病毒如何变异，这3项措施对预防新冠感染都是有效的。
审稿专家：罗天明| 北京大学基础医学院博士后
参考文献
[1]Korber B, Fischer WM, Gnanakaran S, et al. Tracking Changes in SARS-CoV-2 Spike: Evidence that D614G Increases Infectivity of the COVID-19 Virus. Cell. 2020;182(4):812-827.e19.
[2]Grubaugh ND, Hanage WP, Rasmussen AL. Making Sense of Mutation: What D614G Means for the COVID-19 Pandemic Remains Unclear. Cell. 2020;182(4):794-795.
[3]Ewen Callaway. The coronavirus is mutating — does it matter? Nature. 2020; 585: 174-177.
[4]van Dorp L, Richard D, Tan CCS, et al. No evidence for increased transmissibility from recurrent mutations in SARS-CoV-2. Nat Commun. 2020;11(1):5986.
[5]NERVTAG UK. Meeting on SARS-CoV-2 variant under investigation VUI-202012/01.
https://khub.net/documents/135939561/338928724/SARS-CoV-2+variant+under+investigation%2C+meeting+minutes.pdf/962e866b-161f-2fd5-1030-32b6ab467896?t=1608470511452
[6]Julia Gog, Rachel Thomas, Marianne Freiberger. The growth rate of COVID-19.
https://plus.maths.org/content/epidemic-growth-rate
[7]SAGE meeting paper: Cover sheet.
https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/955239/NERVTAG_paper_on_variant_of_concern__VOC__B.1.1.7.pdf
[8]Tim Locke. UK COVID-19 Update: 'Higher Mortality' With New Variant, R Down, No 'Cash for Compliance' - Medscape - Jan 22, 2021.
[9]Greaney AJ, Loes AN, Crawford KHD, et al. Comprehensive mapping of mutations to the SARS-CoV-2 receptor-binding domain that affect recognition by polyclonal human serum antibodiesexternal icon. bioRxiv. [Preprint posted online January 4, 2021]
[10]Pater AA, Bosmeny MS, Barkau CL, et al. Emergence and Evolution of a Prevalent New SARS-CoV-2 Variant in the United States. bioRxiv. [Preprint posted online January 13, 2021]
[11]【新华社】新冠病毒疫苗两针咋打最有效？保护期如何？专家详解
http://www.sinopharm.com/s/1223-4126-38929.html
[12] Moderna COVID-19 Vaccine Update. January 25th, 2021.
https://investors.modernatx.com/static-files/1f770088-5909-457b-af99-7ff2454ba28a
