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《自然》|科学家首次揭示新冠在免疫力低患者体内进化过程

《自然》|科学家首次揭示新冠在免疫力低患者体内进化过程

  • 分类:新闻资讯
  • 作者:普锐生物
  • 来源:
  • 发布时间:2021-02-08
  • 访问量:90

【概要描述】《自然》|科学家首次揭示新冠在免疫力低患者体内进化过程

《自然》|科学家首次揭示新冠在免疫力低患者体内进化过程

【概要描述】《自然》|科学家首次揭示新冠在免疫力低患者体内进化过程

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导语
据统计,目前全球新冠疫苗接种人数已超新冠病毒感染人数。然而新冠病毒的进化似乎也在加速,新冠病毒已拥有超过3500种变体。
新冠病毒在人体内如何进化?
近日,剑桥大学Ravindra K. Gupta课题组在顶级期刊《自然》上发表了一篇极其重要的研究论文[1],首次展现了新冠病毒在免疫力低下患者体内变异的过程

 

能与中和抗体抵抗的新冠变异毒株

论文首页截图

 

Ravindra K. Gupta课题组在研究一名因边缘区B细胞淋巴瘤而免疫力低下的慢性新冠病毒感染者时发现,由于免疫功能低下,这名患者持续感染新冠病毒,100多天内接受过多种治疗,最终仍然不治身亡。

 

而新冠病毒在这名患者体内不断进化,出现了不同的变异毒株,其中占主导的毒株在关键的刺突蛋白上发生突变,可以抵抗中和抗体,并且与目前在英国大肆流行的变异毒株有同一类型的关键突变。

 

其中尤其值得注意的是,研究人员发现了一个非常神奇的进化现象:

 

新冠病毒在进化出一个降低抗体中和作用,但会导致感染能力下降的突变的同时,竟然还会出现一个感染能力较野生型病毒提升2倍的突变[1]

 

用一个增强感染能力的新突变,补偿另一个降低抗体敏感性突变带来的毒性损失。

 

新冠病毒借助两次突变,实现了对中和抗体的抵抗,还做到了保证感染能力不下降。

 

论文通讯作者、剑桥大学治疗免疫学和传染病研究所的Ravindra Gupta教授表示:“鉴于很多疫苗和疗法都针对刺突蛋白,我们的研究结果引出了一种令人担忧的可能性,即病毒会通过突变骗过疫苗。”

 

 

一个特殊的病例

 

关于新冠病毒英国变种和南非变种的来源,之前就有科学家猜测:在免疫低下患者的慢性感染期间,长期的治疗给病毒提供了进化的机会。

 

Gupta和他的团队因一个特殊的病例从而记录下了新冠病毒适应性进化的全过程。

 

这个病例是一名七十多岁的男性,先前曾被诊断出淋巴瘤,接受过化疗,在疾病本身和化疗的双重作用下,这位新冠病毒感染者表现出B细胞和T细胞联合免疫缺陷。也就是说他的免疫力非常低。

 

2020年夏季,这名患者因感染新冠病毒而入院。确诊后接受了多项治疗,包括抗生素,类固醇,几个疗程的抗病毒药瑞德西韦,还有恢复期血浆(也就是从已成功清除体内病毒的患者血液中提取的含有抗体的血浆)。

 

你可能还记得,就在一个月前,一名英国医生报道了一个神奇的病例:一位61岁的恶性淋巴瘤患者在感染新冠病毒的4个月后,肿瘤居然几乎消失了[2]!遗憾的是,这位患者没有这么幸运,经过101天的治疗后,这名患者最终还是去世了。

新冠病毒(NIAID-RML)

 

这名患者在确诊后的第41天和54天分别接受了两个疗程的瑞德西韦治疗,在第63天和65天接受康复期血浆的治疗,在第93天接受了一个疗程的瑞德西韦和康复期血浆的治疗。

 

在他接受治疗的100多天里,医生将插管时从他的鼻和咽喉或气管内抽吸的呼吸道样本保留了下来。这名患者留下的病毒样本让研究人员得以观察到,在长时间的慢性感染过程中,新冠病毒如何在人体内发生了适应性进化。

 

 

研究人员对着23个不同病毒样本做了全基因组深度测序。根据这些序列,研究人员观察到,在最初的57天内,接受了两个疗程的瑞德西韦后,总体病毒种群几乎没有变化。

治疗期内治疗方式与病毒种群结构的变化之间的关系

 

当患者接受康复期血浆治疗之后,情况就变了。

 

在第66天到第82天,接受了两轮恢复期血浆治疗后,患者体内的病毒种群结构发生了显著改变。
 
他们发现,一个变异毒株的比例开始增加,这个变异株的刺突蛋白上出现了两个突变:一个是位点69/70的缺失突变(ΔH69/ΔV70),还有一个突变造成D796H替换。
 
这个毒株的主导地位一度被其他毒株取代,然而在再次进行恢复期血浆(第95天)治疗后又重新出现。
 

注意到这个病毒种群的出现频率在血浆治疗后反复增加,研究人员认为,这意味着在血浆治疗给病毒带来的生存压力下,这两种突变为病毒提供了生存优势。

新冠病毒(NIAID-RML)

 

总的来说,以上数据表明,新冠病毒非常的“狡猾”,利用两种突变取长补短,最终增强了适应性。

 

 

 

D796H和ΔH69/ΔV70变异

如何影响新冠病毒

对中和抗体的敏感性

 

 

为了搞清楚D796H和ΔH69/ΔV70变异如何影响新冠病毒对中和抗体的敏感性,Gupta和他的同事在体外分别研究了D796H和ΔH69/ΔV70变异,以及二者的组合。

 

他们发现,单独的ΔH69/ΔV70突变让病毒的感染能力比野生型提高了2倍单独的D796H突变会导致新冠病毒的感染能力显著下降;但是D796H和ΔH69/ΔV70同时存在的话,新冠病毒的感染能力就保持不变。

 

再来看中和抗体敏感性的变化。

 

单独的D796H突变,或者D796H和ΔH69/ΔV70双突变的新冠病毒对康复期血浆中和抗体的敏感性较低;相比之下,ΔH69/ΔV70单突变体没有降低中和敏感性。

 

这种双突变的补偿机制,真是非常的聪明。

新冠病毒(NIAID-RML)

 

选择压力之下,适者生存,真是一切都有可能。

 

 

免疫力低下患者体内病毒多样性更高

 

 

总的来说,Gupta团队的研究首次揭示了新冠病毒在免疫力低下患者体内发生突变,进而对中和抗体敏感性降低的动态过程。表明免疫力低下的感染群体,可能是新冠病毒变异毒株的重要发源地。

 

在论文最后,研究人员强调这种现象只是在单个特殊病例中的发现,免疫系统功能正常的个体,由于免疫控制较好,体内的病毒多样性可能较低。

 

但这项研究结果提示了一种可能性:对于免疫功能低下的患者,出现长期病毒复制时,他们体内的新冠病毒可能会发生进化。

 

因此对于免疫力低下感染者的感染控制,临床上或许需要做一些调整。以免为病毒变异提供更大的机会。

 

还有一点提示是,康复期血浆对重症新冠肺炎的临床疗效尚未得到证实[3],它在不同感染和疾病阶段的使用仍是实验性的,因此,Gupta和他的同事建议将其保留在临床试验范围内使用,并严格监测临床和病毒学参数。

 

参考文献:

[1].Steven A. Kemp, Dami A. Collier, Rawlings P. Datir, et al. SARS-CoV-2 evolution during treatment of chronic infection[J]. Nature,2021.

[2].Challenor S, Tucker D. SARS-CoV-2-induced remission of Hodgkin lymphoma[J]. British Journal of Haematology, 2021.

[3].Simonovich, V. A. et al. A Randomized Trial of Convalescent Plasma in Covid-19 Severe Pneumonia[J]. N Engl J Med, 2020.

 

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