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2021年中旬，南非报告了首例奥密克戎病例，在短短几周内，奥密克戎传播到世界各地的87个国家，到12月底，它已经取代了之前在世界范围内占主导地位的德尔塔变异株。相对于最早在武汉发现的参考基因组序列，奥密克戎的突变约有50个，其中在刺突蛋白上有30多个突变，而有约10个突变位于跟ACE2结合的界面上，相比之下德尔塔毒株此界面的突变数只有两个，贝塔毒株是三个。 对于奥密克戎的起源，目前并没有一个清晰的解释，对突变位点的进化分析表明，奥密克戎不太可能来自Alpha、Beta、Delta或是Gamma变异株，许多在奥密克戎存在的变异位点很难在已知的其他变异株发现。对于奥密克戎的起源共有三种假说： 第一种认为，奥密克戎是在一个缺乏病毒监控测序的地区隐秘传播产生的。第二种认为，该病毒是在免疫功能低下的患者体内长期适应性进化的结果。第三种认为，该病毒祖先在非人宿主积累较多变异，然后从非人宿主转移到人类。 目前支持第二种假说的人比较多，有些研究指出，病毒在患有艾滋病或是癌症的患者体内更容易积累突变。2022年12月1日，由德国和南非科学家组成的团队发表在《科学》杂志上的一项研究表明，早在首次发现病例之前，奥密克戎的前身就已经在非洲大陆存在了，这表明奥密克戎很可能是在非洲不同国家之间的传播之中逐渐进化的。 对22个非洲国家的样本进行溯源 奥密克戎变异株BA.1于2021年11月11日在南非的1例患者中首次报告，与祖先SARS-CoV-2毒株相比，BA.1有超过50个非同义突变，大多数位于病毒刺突蛋白编码基因。在BA.1刺突蛋白关键的氨基酸替换中，受体结合域内K417N、S477N、E484A和N501Y的独特组合导致BA.1能够逃避由疫苗接种或既往感染铸成的免疫屏障，这提示BA.1相对于之前的几种新冠变异株具有独特的血清型特征。于是研究团队设计了一种具有高度特异性的实时RT-PCR检测方法，思路是靶向BA.1上特异性的标记(在刺突蛋白214位点上有EPE三个氨基酸的插入)和Delta特异性标记(刺突蛋白缺失157/158位点的氨基酸)。研究共纳入了2021年年中至2022年初从22个非洲国家的200个城市采集的13097份样本，这些样本来自于实验室确诊的COVID-19患者。早在2021年8月就在西非出现了BA.1的祖先毒株基于本研究中使用的BA.1特异性标记，研究团队先是对GISAID（全球新冠病毒数据共享网站）中600万个测序结果进行系统检索，排除了BA.1潜在祖先存在于非洲之外的可能性。尽管BA.1病例首先在南非和博茨瓦纳检出，但本研究中最早检出BA.1特异性PCR信号的是2021年8-9月从6个不同的西非和东非国家(马里、贝宁、肯尼亚、乌干达、加纳和尼日尔)采样的25例患者。研究人员还对670个样本的病毒基因组进行测序，使检测新的突变和识别新的病毒谱系成为可能，来自西非贝宁共和国的测序结果与奥密克戎BA.1具有最高的相似度。于是研究人员对来自贝宁的247份患者样本以及来自南非的424份患者样本进行了完整的SARS-CoV-2基因组特征分析。系统发育分析结果显示，2021年8月22日至10月27日从贝宁采集的5份PCR阳性样本(称为Ben-1 ~ Ben-5)属于奥密克戎BA.1的祖先。近端祖先Ben-4和Ben-5分别包含67.7%和75.0%的BA.1特异性突变，较远端祖先(Ben-1-Ben-3)具有38.3%~ 66.7%的BA.1特异性突变。这一结果支持了BA.1起源于西非，并在之后逐渐传播到南部非洲。有趣的是，这些与BA.1高度相似的病毒彼此之间也存在很大的差异，本研究的主要领导者——来自德国柏林Charité大学病毒研究所的Jan Felix Drexler教授解释说:“我们的数据显示，奥密克戎有不同的祖先，它们相互作用，在非洲传播，有时同时传播几个月。”这表明BA.1奥密克戎变异株是逐渐进化的，在此期间病毒逐渐适应现有的人类免疫。总结与展望 本研究表明，奥密克戎祖先在非洲各地的患者中长期存在，并由此发生了广泛的进化，以至于当南非第一次报告奥密克戎时，全世界都被奥密克戎如此之多的突变位点震惊了。这也告诫我们需要在全球范围内建立共享的监测机制，才能在早期发现威胁并采取有效的干预措施。
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