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李兰娟院士:新冠肺炎为何有轻有重,病毒变异可能是一种答案!

 hghhphf 2020-04-23
撰文:biomni    转载留言即可
为什么新冠病毒患者有的人一点事都没有,在家休息2天就好了?为什么有的人病重致死?4月19日李兰娟院士为这一问题带来了答案,而这一答案出乎大家的意料!
新冠病毒已经出现多种变异!不同变异的新冠病毒的致病强度完全不同
李兰娟院士团队在medRxiv预印本平台上发布了新冠病毒的最新研究成果指出:
1、新冠病毒在爆发初期就已出现多种形式的变异
2、携带不同变异的病毒株感染Vero-E6细胞后病毒载量(拷贝数)差异可达270倍
3、变异毒株同样能引起细胞病变,细胞死亡率与病毒载量大小呈正相关。
这是人类首次实验性的证明SARS-CoV-2不同变异株呈现出不同的致病强度,初步建立了基因型与表型的关系。这也从侧面揭示了COVID-19患者表现出渐进性到死亡的多种临床症状,除了受年龄、并发症等影响,还可能是因为携带了不同变异种类的的SARS-CoV-2。
李兰娟院士表示目前人们还未重视SARS-CoV-2变异的多样性,这些变异对病毒致病性的影响值得深入研究。另外,这些变异可能会导致新冠病毒药物研发和疫苗落入陷阱,必须加以重视!
本文除了在病毒刺突蛋白(与细胞ACE2结合,是感染人体的关键)上鉴定到变异,在病毒编码的其他蛋白上也发现了变异。
具体研究结果
研究团队分离了11(编号ZJU_1-11)位COVID-19患者的SARS-CoV-2病毒,通过对病毒基因组序列超高深度测序,共鉴定到33个变异,其中10个为首次发现。这11位患者来自中国新冠肺炎爆发早期阶段(2020年1月22日-2月24日),并收治于浙江大学附属医院,他们都与武汉地区或武汉人员有过接触。其中3份新冠病毒株从患者粪便样本中分离。目前所有患者均治愈出院。其他具体信息见下表:
以上33个变异分布于SARS-CoV-2不同的编码区,(见下图,黑色指示先前鉴定的变异;蓝色指示截止撰稿时新发现的变异)。结合全球共享流感数据倡议组织GISAID上已知的1111 条SARS-CoV-2基因组数据,作者标注了一些位点核苷酸变化的频率(见下图)。
选取了GISAID上725条高质量的SARS-CoV-2基因组数据进行系统发生树构建,显示S(刺突蛋白)基因D614G变异病毒株主要分离自欧洲;ORF8基因L84S变异病毒株一部分来自美国西雅图;ORF1a基因L3606F变异和ORF3a基因G251V变异病毒株大部分来自荷兰和英国。还存在一些小的群,比如ORF1a基因G392D和A876T变异病毒株大部分来自德国或荷兰;N基因P344S变异病毒株都来自中国或日本。
将本文鉴定的11条序列整合入系统发生树中,发现它们分散于整个系统发生空间。ZJU_1 携带两个明确的ORF1a-L3606F 和 ORF3a-G251V变异并与之同群;ZJU_2 和ZJU_8与ORF8-L84S变异同群;ZJU_9和ZJU_11携带T22303G突变与澳大利亚分离株同群;其他携带几个突变或新发突变的几组病毒株还未能与任何已知规模的同群,这反映了我们11个病毒样本间存在广泛多样性(见下图)。
随后研究人员将上述分离的11种病毒株进行体外感染Vero-E6细胞,分析了它们的细胞病理效应。在感染1,2,4,8,24,和48小时后收集细胞上清(一旦细胞感染死亡,会释放病毒颗粒)进行病毒ORF1a基因的扩增(反应病毒载量)。
发现感染1,2和4小时,所有病毒株载量波动不大(因为早期阶段病毒颗粒主要结合和进入细胞,很少发生复制);感染8小时,ZJU_6/7/9/10/11病毒载量明显升高;感染24小时所有的病毒株(除了ZJU_2/7)载量都显著增加,但ZJU_10/11病毒载量快于其他组;感染48小时(除了ZJU_10/11,24小时已达到平稳状态),所有病毒株病毒载量小幅升高。并且在24小时观察到ZJU_2和ZJU_8(属于ORF-8-L84S群,该群主要来自美国西雅图)的病毒载量明显较低;ZJU_1(属于S-D614G群,该群主要来自欧洲)的病毒载量是ZJU_2和ZJU_8的19倍;感染24小时, ZJU_10的病毒载量是ZJU_2的270倍
因此,携带不同突变的病毒株感染Vero-E6细胞后呈现明显不同的病毒载量(见下图,值越小,病毒载量越大)。也就是不同变异的新冠病毒致病性完全不同,差异最大达到270倍!
接着研究人员分析了这11种不同病毒株对Vero-E6细胞死亡率的影响,结果发现细胞的死亡率与上述病毒载量的数据一致,即拥有较高病毒载量的病毒株导致更多的细胞死亡。以上实验表明所有变异都具有致病性。
值得注意的是ZJU_11携带一个3连核苷酸变异(T27775C-T27776G-G27777A),在病毒载量和细胞病变分析中效应最强,该患者45天内的新冠病毒检测都呈阳性,是该实验中的最强病毒
这些不同的SARS-CoV-2突变体到底如何引起如此巨大差异的致病性效应还需更广泛更深入的研究。是否刺突蛋白上的变异影响病毒与ACE2的结合和细胞入侵,是否其他区域的变异破坏了病毒颗粒的组装,等等疑问目前尚不清楚。

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