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Omicron的形势有多严峻?科学家已知多少?

本文梳理了科学家目前对Omicron变异株已经掌握的信息 | 图源:pexels.com

导  读

COVID研究人员正在昼夜不停地研究Omicron的传播力、严重性和逃逸疫苗的能力。

撰文 | Ewen Callaway & Heidi Ledford

大约一周前,博茨瓦纳和南非的科学家报告了新冠病毒(SARS-CoV-2)新出现的一个快速传播变异株Omicron,拉响了全球警报。眼下,全世界的科研人员正在马不停蹄地评估该变异株的威力——Omicron已在20多个国家和地区被发现。不过,科学家可能还要几周的时间才能全面了解Omicron,包括它的传播力和严重性,以及它逃逸疫苗和造成再感染的能力。

图1 随着Omicron这一高度变异毒株的出现,南非的新冠感染病例出现了骤增 | 图源:pexels.com

“我每到一处,就有人让我谈谈Omicron,”孟加拉国儿童健康研究基金会主任、分子微生物学家Senjuti Saha说,“坦白说,我们对于目前的情况知道得太少,即使科学家也一样。”

《自然》在此梳理了科学家目前对Omicron变异株已经掌握的信息。

 

1、Omicron的传播速度有多快?

Omicron在南非的迅速传播是最令研究人员担忧的地方,因为这意味着Omicron也会在其他地方引发感染病例的爆发式增长。12月1日,南非的确诊病例为8561例——11月26日为3402例,11月中旬时只有几百例,这些新增病例主要出现在约翰内斯堡所在的豪登省。

 

流行病学家通常用R值来评估疫情的发展,R值是指平均每位感染者传染的人数。南非国家传染病研究所(NICD)在11月末表示,豪登省的R值已经超过了2。上次出现这么快的增长速度还是在疫情早期,南非夸祖鲁·纳塔尔大学的传染病医师Richard Lessels在不久前的新闻发布会上说。

豪登省的R值在9月份已经跌到了1以下,当时的主要流行株是Delta,病例数也一路下降,这说明Omicron很有可能比Delta的传播速度快很多,感染人数也会增加不少,比利时鲁汶大学的演化生物学家Tom Wenseleers说。从感染人数的增加还有测序数据来看,Wenseleers估计在相同时期内,Omicron的感染人数会是Delta的3-6倍。他说:“这对新冠病毒是很有利的,但对我们很不利。”

研究人员将继续观察Omicron在南非其他地区以及全球范围内的传播,判断它的传播能力到底有多强,瑞士伯尔尼大学计算流行病学家Christian Althaus说。南非加大监测力度可能会让研究人员高估了Omicron的传播速度。但如果其他国家也出现了这种趋势,我们就有很强的证据表明Omicron具有传播上的优势,Althaus说。“如果这种情况没有发生,比如没有在欧洲国家出现,那就说明事情比较复杂,很大程度上取决于人群的免疫情况。所以我们还要再看看。”

虽然需要开展基因组测序才能确认感染的是Omicron,但一些PCR核酸检测能发现Omicron有别于Delta的一个关键特征。根据这个信号,初步迹象显示,Omicron病例虽然现在还不多,但在英国有增加的趋势。“这肯定不是我们现在想看到的,它或许意味着Omicron在英国也具有传播上的优势。” Althaus说。

 

2、Omicron能逃逸来自疫苗或感染的免疫力吗?

Omicron在南非的传播速度暗示了它有一定的免疫逃逸能力。南非约1/4的民众已经全程接种了疫苗;从疫情出现后攀升的死亡率可知,一大部分民众可能已经感染过新冠病毒了,Wenseleers说。

Omicron之所以还能在这样的南非 “安营扎寨”,可能主要是因为它能让感染过Delta等变异株后康复的人群以及打过疫苗的人群再次感染。南非传染病研究所的一支团队在12月2日发布的一篇预印本论文 [1] 中指出,随着Omicron的传播,南非的再感染人数也在增加。Althaus说:“不幸的是,这是出现免疫逃逸毒株的最佳环境。”

至于Omicron在其他地方的传播情况,或许还要看当地的疫苗接种率和既往感染率,英国牛津大学病毒演化专家 Aris Katzourakis 说。“如果你把它放到因为接种率很高而解除防疫措施的人群中,Omicron可能会很有优势。”

研究人员还想测量Omicron逃逸免疫应答及其相应保护力的能力。比如,南非传染病研究所和威特沃特斯兰德大学的病毒学家Penny Moore正在率领团队开展实验室研究,检测感染和疫苗诱导的能封堵病毒的中和性抗体防止Omicron感染细胞的能力。她的团队正在制备 “假病毒” 颗粒——一种工程改造后能利用新冠病毒刺突蛋白感染细胞的艾滋病病毒——来匹配Omicron,Omicron的刺突蛋白上发现了32个突变。

Alex Sigal是位于德班的非洲健康研究所的病毒学家,他领导的另一支南非团队正在用有传染性的新冠病毒颗粒对中和抗体开展类似检测。得克萨斯大学加尔维斯顿医学部的史佩勇团队也在与辉瑞-BioNTech合作,测试其疫苗是否对Omicron有效。“当我看到刺突蛋白上有这么多突变时,我确实非常担心,” 他说,“我们只能等结果。”

对于Omicron刺突蛋白上的突变,尤其是在能识别人体细胞上受体的区域出现的突变,之前的研究提示Omicron应该能让中和抗体的效力大减。在2021年9月发表的一篇《自然》论文 [2] 中,纽约市洛克菲勒大学的病毒学家 Paul Bieniasz 联合领导的团队在一种能导致COVID-19的病毒中改造出一种高度变异的刺突蛋白,这个刺突蛋白的很多突变位点都与Omicron一模一样。这个 “多突变刺突蛋白” 经证明能抵抗大部分受试者的中和抗体,这些受试者有些接种了两针RNA疫苗,有些已从之前的COVID-19感染中康复。就Omicron而言,“我们预计会是一场重击。”Bieniasz说。

图2 早期分析显示,疫苗对Omicron的效力可能会下降 | 图源:pexels.com

 

3、疫苗对Omicron的效果如何?

即便Omicron不怕中和抗体,也不代表疫苗和既往感染建立的免疫应答对它完全无效。免疫研究显示,中和抗体水平相对较低或能预防出现COVID-19重症,澳大利亚新南威尔士大学的免疫学家Miles Davenport说。

免疫系统的其他部分,尤其是T细胞,可能不会像抗体反应这样受到Omicron突变很大的影响。南非的研究人员打算分析T细胞和自然杀伤性细胞这种免疫成员的活性,这对于预防COVID-19重症可能有着极其重要的作用,威特沃特斯兰德大学的疫苗学家 Shabir Madhi 说。

Madhi曾领导南非的新冠疫苗试验,同时也在开展疫苗对Omicron有效性的流行病学研究。传闻称南非使用的强生疫苗、辉瑞-BioNTech疫苗、牛津-阿斯利康疫苗都出现了突破性感染。但Madhi说,研究人员想要先量化疫苗和既往感染能够对Omicron提供多大的保护力。

他猜测最后的结果可能和阿斯利康-牛津疫苗对Beta变异株的保护力差不多。Beta是2020年末在南非发现的免疫逃逸毒株。Madhi领导的团队曾发现,阿斯利康-牛津疫苗无法在相对年轻的人群中预防轻度和中度感染,但加拿大的真实世界研究发现其预防住院的效力超过了80%。

如果Omicron与此类似,Madhi说,“我们就会看到病例数激增,看到很多突破性感染,大量的再感染。但社区感染率与住院率之间会有很大的落差。” 早期报告显示,Omicron造成的绝大多数突破性感染都是轻症,Madhi说,“在我看来,这是一个很好的信号。”

 

4、目前的加强针能加强对Omicron的预防效果吗?

面对Omicron的威胁,包括英国在内的一些富裕国家加快了加强针的接种,但尚不清楚这些加强针的效果如何。
 

第三针能提高中和抗体水平,这或许能像一个金钟罩一样减弱Omicron逃逸这些抗体的能力,Bieniasz说。他的团队之前对多突变刺突蛋白的研究发现,COVID-19康复后数月再打疫苗的人,其体内的抗体能阻断这个多突变刺突蛋白。对Bieniasz来说,这些结果表明,不管是通过感染还是通过加强针,对新冠病毒刺突蛋白多次暴露的人很可能具有对Omicron有中和活性的抗体。

 

5、Omicron导致的感染会比之前的毒株更轻还是更重?

早期报告发现Omicron与轻症相关,让人们庆幸Omicron可能比它的几个前任都要弱一点。但这些报告通常都是来自传闻或是支离破碎的数据,有时候很误导人,英国圣安德鲁斯大学的传染病专家Müge Çevik 提醒道,“每个人都想搜索一些数据作为指导,但现阶段这非常难。”

在评判一个变异株的严重性时,一个主要难点在于如何控制会影响疾病进程的各种混杂变量,尤其是当变异株只在局部地区暴发。举个例子,南非报告的Omicron轻症感染可能反映了南非的人口年龄相对较轻,而且其中很多人都已经有过新冠病毒暴露。

Delta刚流行那会儿,有报告称Delta比其他变异株更容易在儿童中导致重症,这种联系随着更多数据的出现慢慢不成立了,Çevik说。

研究人员还想分析其他国家和地区的Omicron感染情况。这种地理上的扩散,加上病例累积出的更大样本量,将帮助研究人员更好地判断早期的一些传闻是否可以推而广之。研究人员的最终目标是开展病例对照研究,让感染Omicron的人口特征与对照组的人口特征严密匹配。这样一来,研究人员就能更好地控制一些重要因素,比如年龄、疫苗接种情况、健康状况等。两个组的数据需要同时收集,因为住院人数可能会受到一个地区医院整体容纳能力的影响。

研究人员还必须控制经济贫困水平。Çevik说,一个迅速蔓延的新变异株可能会更快地在弱势人群中传开,无论是因为这些人的工作性质还是生活条件。而且这些弱势群体也更容易出现重症。

所有这些都需要时间。“我认为严重性是我们很后面才能回答的问题,”她说,“Delta那会儿就是这样。”
 

6、Omicron已经波及了哪些地方?科学家是如何追踪的?

截至目前,Omicron已经在20多个国家出现——这个范围正随着全球检测力度的加大而逐渐扩大。

然而,有能力对COVID-19阳性样本进行快速病毒测序的多是一些富裕国家,这也提示我们关于Omicron传播的早期数据是不全面的。

巴西等国的病毒监测工作利用了一种专门的新冠PCR检测,这种检测的结果能显示需要测序的Omicron疑似病例,巴西米纳斯吉拉斯联邦大学病毒学家 Renato Santana 说。这种检测检验三种病毒基因的片段,其中一个是编码刺突蛋白的基因。而Omicron刺突蛋白的基因突变导致其无法在检测中被发现,因此有Omicron的样本只有另外两种基因的检测呈阳性。

不过,不是所有人都有这种检测试剂,想要全面掌握Omicron的传播情况可能还要一段时间。尽管一些指南敦促各国对5%的新冠病毒阳性样本进行测序,但有能力做到的国家并不多,巴西 All for Health 研究所的计算病毒学家Anderson Brito说。Brito还担心,有些国家因为Omicron的发现对南非等非洲南部国家颁布旅行禁令,可能会打击政府公开监测数据的积极性。“这是在对积极公开的国家进行惩罚。” 他说。

孟加拉国会对0.2%的新冠病毒阳性样本进行测序,那里的研究人员迫切想要增加基因监测力量,来监控Omicron和其他变异株的出现,Saha说。但资源只有这么点。孟加拉国刚从一次登革热大暴发中缓过来,她说,“在全球南方国家,我们都担心新冠,但我们不能忘了我们还有地方性流行病,” Saha说,“我们只能做这么多。” 


参考文献:

1.Pulliam, R. C. J. et al. Preprint at MedRxiv https://doi.org/10.1101/2021.11.11.21266068 (2021).

2.Schmidt, F. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-021-04005-0 (2021).

原文以How bad is Omicron? What scientists know so far为标题发表在2021年12月2日《自然》的新闻版块上,链接为https://www.nature.com/articles/d41586-021-03614-z?utm_source=Wechat&utm_medium=socials&utm_campaign=d41586-021-03614-z

 



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