研究人员解释为什么Omicron比其他COVID-19变种更具感染性
今年早些时候SARS-CoV-2的Omicron变种迅速在全世界蔓延，来自Gladstone研究所、加州大学伯克利分校和创新基因组学研究所的研究人员利用病毒样颗粒来确定该病毒的哪些元素负责其高度的感染性和传播。此外，他们还证明，尽管针对早期病毒变种产生的抗体对Omicron的有效性大大降低，但那些最近打过加强针的人拥有更高水平的有效抗体。这项研究最近发表在《美国国家科学院院刊》上。
“病毒样颗粒系统让我们快速查询新的变种，并深入了解它们在细胞培养中的感染性是否发生变化，”格拉德斯通病毒学研究所所长、这项新研究的资深作者Melanie Ott博士说。”就Omicron而言，它使我们能够更好地掌握，在分子水平上，这个变种与其他变种有什么不同。”
“这种方法对于快速研究先前的抗体和疫苗对一个新出现的病毒株的有效性是非常有用的，”该研究的另一位高级作者珍妮弗-杜德纳博士指出，他是格拉德斯通公司的高级调查员，加州大学伯克利分校的教授，创新基因组学研究所的创始人，以及霍华德-休斯医学研究所的调查员。
包括阿卜杜拉-赛义德（左）和艾莉森-西林（右）在内的一个研究小组利用类病毒颗粒来确定SARS-CoV-2病毒的哪些部分是其感染性和传播性增加的原因。资料来源：迈克尔-肖特/格拉斯通研究所
类似病毒的样颗粒加速了Omicron的研究
流行病学证据表明，2021年11月在南非首次发现的SARS-CoV-2的Omicron变种，比该病毒的原始毒株传播得更快。与其他变种相比，它还导致了更多的突破性感染，例如在以前感染过或完全接种过COVID-19疫苗的人身上。
为了研究SARS-CoV-2病毒，Ott和Doudna的研究团队在2021年的最初几个月创造了病毒样颗粒。这些颗粒是由病毒颗粒的结构的膜、包膜、核苷酸和穗状蛋白组成的。然而，由于类病毒颗粒没有病毒的基因组，它们不能感染人类，处理起来比活体病毒的危险性要小。此外，研究人员创造新的类病毒颗粒的速度远远超过他们培育新的活病毒变种来进行分析。
研究人员先前展示了相应的完整活病毒的感染性是如何与类病毒颗粒的组装效果相关的。例如，根据细胞培养实验，如果携带某种突变的类病毒颗粒在产生病毒颗粒方面更有效，那么具有相同突变的活病毒副本也更具感染性。
最近，该团队开发了病毒样颗粒，以捕捉新出现的SARS-CoV-2的Omicron变种中不同突变的影响。
他们发现，尖峰蛋白的Omicron突变使病毒样颗粒的感染性比带有祖代尖峰蛋白的颗粒高一倍。而携带Omicron突变的核衣壳蛋白的病毒样颗粒的感染性是祖先SARS-CoV-2的30倍。
Ott说：”人们一直在关注尖峰蛋白，但我们在我们的系统中看到，对于Delta和Omicron来说，核衣壳在加强这种病毒的传播方面确实更重要。我认为，如果我们想产生更好的疫苗或研究阻断COVID-19的传播，我们可能想考虑尖峰蛋白以外的目标。”
当研究小组制造出携带Omicron突变的膜或包膜蛋白的病毒样颗粒时，他们发现这些颗粒并不比祖先的病毒样颗粒更具感染性；事实上，它们的感染性只有其他一些变种的一半左右。
“Omicron有很多突变，我们的发现告诉我们，其中一些突变实际上对病毒是有害的，”该研究的第一作者、格拉德斯通的Doudna实验室的博士后Abdullah Syed说。”但这也意味着，如果这些刹车被解除，Omicron有可能进化得更具感染性。”
Omicron如何躲避抗体
研究人员还测试了抗体中和SARS-CoV-2型颗粒的能力，他们与Curative的创新团队合作，该团队通过在美国各地进行超过200万次的疫苗接种建立了一个全面的血清生物库。
该团队使用了38名接种过COVID-19疫苗或未接种但已从病毒中恢复的人的血清，以及8名在过去3周内接种过加强型疫苗的人的血清。然后，研究人员将他们制造的病毒样颗粒暴露在这些血清样本中，以测试他们中和这些颗粒的能力。
在过去4至6周内接种过辉瑞/BioNTech或Moderna疫苗的人的血清对祖先SARS-CoV-2的病毒样颗粒显示出很高的中和水平，但对Delta变种的颗粒的中和水平低3倍，对Omicron病毒样颗粒的中和水平低约15倍。接种强生公司疫苗的人或从COVID-19中康复的人对祖先病毒样颗粒的中和水平较低，而对Delta和Omicron变种的中和水平则没有什么明显的区别。
此外，研究人员表明，在接受第三剂辉瑞/BioNTech疫苗后的2至3周内，研究中所有8个被增强的人都有可检测的抗体水平，能够中和所有SARS-CoV-2变种，包括Omicron。然而，针对Omicron的抗体水平仍然比针对祖先病毒的抗体低8倍。
Ott说：”我们的研究结果支持这样的观点，即Omicron比以前的SARS-CoV-2病毒株更有能力逃避我们的疫苗诱导的免疫力。它还强调了mRNA疫苗的加强针似乎提供了某种程度的额外保护，甚至对Omicron也是如此。”
此外，当研究小组测试单克隆抗体casirivimab和imdevimab（商业上称为REGEN-Cov）时，他们发现这些药物对SARS-CoV-2的祖代和Delta变种显示出高水平的中和作用，但对Omicron样颗粒完全没有检测到中和作用。
Syed说：”我们当然没有达到完全理解这种变种的程度，但是我们的数据增加了越来越多的证据，即它似乎非常善于感染，而且非常善于逃避抗体。”