刘善虑、王祥喜背靠背CHM交相辉映: 新冠BA. 2.75变种重要突破，今冬迎来新一轮爆发？

2022-10-06 05:10

随着新冠病毒的不断进化，BA.2.75亚型株也于2022年7月首先在印度出现。与早期的BA.2亚型株相比，BA.2.75有K147E、W152R、F157L、I210V、G257S、D339H、G446S、N460K和R493Q等9个关键S蛋白突变。这些突变，特别是受体结合域（RBD）的突变，立即引起了科学家们对BA.2.75毒株免疫逃逸能力的关注。

近期，美国俄亥俄州立大学华裔病毒学家刘善虑教授团队和中国科学院生物物理所王祥喜课题组关于BA.2.75变种研究有了重大突破，向我们揭开了BA.2.75的神秘面纱。这2篇文章在国庆节前后被国际顶刊Cell Host & Microbe接受，均证实了BA.2.75具有强大的感染力和免疫逃逸能力。上述文章在国外社交媒体上也得到了科研工作者重点关注，大家对今冬明春疫情形势表示极度担忧。下面让我们详细看看这2篇文章到底说了什么。

一、OSU刘善虑教授团队证实BA.2.75强大的免疫逃逸能力

2022年9月28日，美国俄亥俄州立大学华裔病毒学家刘善虑教授团队在《Cell Host & Microbe》杂志上在线发表了名为《Evasion of Neutralizing Antibody Responses by the SARS-CoV-2 BA.2.75Variant》[1]的论文。该论文表明：相比BA.2，BA.2.75变异株对疫苗和既往感染诱导的血清抗体的确更可逃避，并且增强了S的furin剪切和膜融合能力，但是仍然弱于目前的全球流行株BA.4/5。

1.BA.2.75对疫苗接种者和BA.2既往感染患者的血清具有较强的中和抗性

研究者首先测定了来自接种莫德纳或辉瑞mRNA疫苗的医护工作者的血清对不同毒株的中和效力。他们发现，加强针普遍提高了对Omicron不同亚型株的中和效力；与原始毒株相比，三针mRNA疫苗诱导的中和抗体滴度对BA.2和BA.2.75分别降低了3.64和4.82倍；但是远远高于BA.4/5的9.7倍。因此，BA.2.75不比BA.4/5更具逃避中和抗体的能力。研究者又检测了来自BA.1变种流行期间患者血浆的中和抗体效价。结果显示，虽然Omicron既往感染患者体内的中和抗体滴度远低于打了加强针的医护工作者，但同样的，BA.2.75中和抗体抗性略高于BA.2，还是远低于BA.4/5。

2.G446S、N460K和R493Q突变调节BA.2.75对中和抗体的敏感性

为了确定影响BA.2.75中和抗性的决定因素，研究人员在BA.2基础上研究了BA.2.75所有9个关键突变分别对中和抗性的影响，并通过BA.2.75的相应9个回复突变进行了相互验证。实验发现，当把G446S突变引入BA.2时，毒株对3剂mRNA疫苗诱导的中和抗体的敏感性显著降低 (42.7%，p < 0.01)，大约与BA.2.75相当。而在BA.2.75中引入S446G回复突变可使中和抗体的中和敏感性提高31.4%。有趣的是，N460K突变也明显有助于BA.2.75增加的中和抗体抗性，而R493Q突变却明显增加了BA.2.75对中和抗体的敏感性，尽管两者变化都不具有统计学意义(p > 0.05)。

这与哥伦比亚大学何大一教授团队的实验结果[2]基本一致，该团队使用VSV假病毒分别包装奥密克戎亚变异株BA.2、BA.2.12.1、BA.4/5、BA.2.75，使用三个队列的血清样品进行中和抗体抗性的检测，三个队列分别是：三针疫苗接种者（mRNA-1273或BNT162b2）、疫苗接种+BA.1感染康复者、疫苗接种+BA.2感染康复者，结果显示，BA.2.75对血清中和抗体的免疫逃逸能力强于BA.2，但弱于BA.4/5。使用VSV假病毒包装的BA.2逐个模拟BA.2.75的9个点突变，发现BA.2.75对血清中和抗体的免疫逃逸能力的增强来自于K147E和N460K位点，而R493Q回复突变会增加血清中和抗体对BA.2.75的作用。

3.N460K促进BA.2.75形成合胞体的能力

新冠病毒的刺突蛋白S促进感染的细胞与未感染的细胞的融合而形成合胞体，从而增强病毒的感染能力，目前被认为与疾病严重程度相关。之前的体外肺组织培养也显示，BA.2引起合胞体的能力比Delta株弱，也是BA.2在肺部症状更少的原因之一。然而，与BA.2相比，BA.2.75促进合胞体形成的能力明显增强，而这种形成合胞体能力的增强来自于N460K突变。

4.同源建模预测BA.2.75与hACE2受体高度亲和的结构基础

先前研究曾报道BA.2.75和hACE2受体亲和力较奥密克戎早期亚型株都要高，这可能是其在一些国家地区成为主流毒株的原因之一。该研究使用同源建模，建立了BA.2.75刺突蛋白与ACE2受体的复合体。模型显示， G446S突变降低了骨架的灵活性，可能是因为稳定了其羰基与ACE2受体残基Q42之间的氢键，而R493Q突变使得原有的盐键（与E35）被两个氢键（E35和K31）取代，起相反作用。更为有趣的是，N460K还可能与ACE2受体上的N90形成氢键，致使BA.2.75与hACE2受体的亲和力增加。

二、国内联合团队揭示BA.2.75具有强大的感染力和免疫逃逸能力

国内科学家们同样密切关注着BA.2.75的动态，2022年10月4日，中国科学院生物物理所王祥喜课题组联合北京大学--昌平实验室谢晓亮/曹云龙团队该联合团队于《Cell Host & Microbe》杂志上在线发表了文章“Characterizations of enhanced infectivity and antibody evasion of Omicron BA.2.75”[3]，阐述了BA.2.75强大感染力和免疫逃逸能力的机理，为我们深刻理解BA.2.75提供了宝贵的资料。

1.BA.2.75对疫苗接种者和突破感染患者的血清具有强大的免疫逃逸能力

发现BA.2.75比BA.2.12.1对BA.1及BA.2突破感染者的血浆具有更强的中和作用，但比BA.4/BA.5弱。然而，Delta突破感染者的小人群血浆样本中，BA.2.75似乎比BA.4/BA.5更具有更强的免疫逃逸作用，这可能可以解释BA.2.75相对于BA.4/BA.5在印度的增长优势。更令人担忧的是，BA.5突破感染的血浆对BA.2.75的中和作用明显弱于BA.5，提示BA.2.75可以代替BA.5引起下一轮的全球大流行。

2.R493Q增强了BA.2.75对hACE2的亲和力

既往的研究表明，Omicron的子变体通过进一步提高对hACE2的亲和力从而在一定程度上增强了其传播能力。研究人员通过SPR实验发现，相对于BA.2（9.4 nM）、BA.5（13.3 nM）等其他变体，BA.2.75对hACE2的亲和力提高了4-6倍（2.2 nM）。

与BA.2变体相比，BA.2.75在RBD上有4个氨基酸发生了突变：D339H、G446S、N460K和R493Q。为了进一步探究这四个突变对BA.2.75与hACE2亲和力提升的贡献，研究人员进一步评估了四种氨基酸回复突变对hACE2亲和力的影响。其中只有Q493R的回复突变导致亲和力降低三倍，其他三个位点则没有显著变化。结构比较也表明，R493Q使得BA.2.75的RBD与ACE2上的K31形成一个额外的氢键，从而增强了结合能力。

3.BA.2.75在低pH环境下的结构变化增强其通过内体入胞途径入侵细胞

SARS-CoV-2可以通过两种途径入侵宿主细胞：TMPRSS2依赖的细胞融合以及内体途径。其中Omicron更倾向于在酸性pH下进行的内体入胞途径。研究人员发现，相对于pH7.4的中性环境，BA.2.75的S三聚体在pH5.5环境下热稳定性明显下降。为了进一步探究酸性环境下BA.2.75 S三聚体稳定性下降的原因，研究人员解析了在中性和酸性pH下的BA.2.75的S三聚体蛋白结构，并发现在pH 5.5下，S三聚体显示出明显的构象变化，其RBD以及整个S1部分的稳定性下降，结构更为松散，并且围绕D614G位点产生了明显的NTD-RBD的旋转，这也提示了BA.2.75可以更加充分地利用低pH环境下的内体入胞途径。