新冠病毒玩完？突變樣貌漸統一，人類即將獲勝？
人類對抗新冠病毒的戰役，最直接的武器莫過於疫苗，但疫苗是否能戰無不勝是個大問號，因為屬於 RNA 病毒的新冠病毒極易突變，很可能使辛苦研發的疫苗失效。不過，如果病毒的突變開始產生一種「殊途同歸」的現象，會不會反而給了人類可趁之機，終結這場當今人類的最大災難？
趨同演化 (convergent evolution) 指不同生物為了適應相同的環境，往往會演化出類似的生物特性。例如沙漠中的生物顏色和沙子差不多；鯨、海象與海牛都有類似形狀的鰭。新冠病毒各種突變以適應人體環境，也可以套用這樣的觀念來看。從目前全球各地感染的患者身上取得的病毒株，已經可以讓科學家得以完整觀察不同突變種的完整基因組，並發現趨同演化的跡象。
各自突變的病毒株，都愛 677H 美國匹茲堡大學醫學院演化微生物學教授 Vaughn Copper 說，新冠病毒許多突變往往馬上滅絕，因為這些突變不能符合快速複製與傳播的需求，不過如果從各地收集來的病毒株中總是發現某些相同的基因突變，代表它就是因為符合了這兩個目的，而能夠建立屬於自己的「血統」。
透過這樣的方式，近期幾項研究都找到一些趨同演化的特徵。Copper 自己的研究就發現至少 7 個各自獨立發展的突變種，在棘蛋白的特定一個點（位置編號 677）上有相同的突變。在原始的新冠病毒中，這個位置是一個稱為「麩醯胺酸」的胺基酸，但在 6 個突變種中變成「組胺酸」（取其代號 677H），在第 7 個突變種中則是「脯胺酸」。在美國以外的地區的病毒株上也發現類似的突變，例如埃及、丹麥、印度及馬其頓一大群突變種有 677H，新出現的 B.1.525、來自 B.1.1.7 的幾個分支也有。
更擴大一點說，棘蛋白上至少有 8 個不同的位置產生突變，特別是一個編號為 E484K 的位置，可以讓病毒逃避中和抗體的追殺。Copper 強調，不僅是傳染能力，這些突變也可能使疫苗失效。
雖然這樣的趨勢似乎指出：病毒的花樣好像要玩完了，不過 Copper 提醒，突變來自傳染，只要持續有新的感染案例，病毒就有可能再次突變，人類不能鬆懈。病毒的早期預警機制也很重要，像英國之所以能發現新的突變種，就是因為有這樣的預警機制。
從人類自身免疫系統找到了對抗病毒最佳目標 看完了病毒的基因，再回頭看看我們自己的。先前的報導中，我們知道自身產生的中和抗體 (neutralizing antibody) 可以用來對抗新冠病毒，但是會因個體差異，能發揮的時間與強度都不同。加州大學聖地牙哥分校醫學院的研究者發現，這或許與一組稱為「主要組織相容性複合基因」(major histocompatibility complex，MHC)有關。大部份脊椎動物都有這種基因群，在人類身上，又稱為「人類白血球抗原」(human leukocyte antigen，HLA)。
他們在發表於PLOS ONE的研究中說明，免疫細胞中的 T 細胞與 B 細胞要能發揮作用，必須要有 MHC 協助，才能確認相鄰的病原序列。於是團隊用電腦分析了所有可能出現的病毒棘蛋白「受體結合區域」(Receptor-binding domain, RBD)部份的碎片組合，看看與全球超過 5000 種人類不同分子組成的 MHC-II 之間的關係。令人驚訝的是這方面的關係度並不大，也就是說，想要因此製造出針對 RBD 區域產生作用的抗體效果不好。
另一組人則聚焦在 MHC-I。MHC-I 的運作方式是把外來入侵的病毒全部聚集起來，把他們帶到細胞的表面，再通知 T 細胞把他們消滅。不過 MHC-I 是多種型態的分子，有些可以捕捉到新冠病毒，有些則不行。 當像新冠病毒這樣的病原體進入活的宿主細胞後，本身會切分為蛋白質組（圖 1 右圓筒狀），接著這些碎片組合會進入一些細胞結構，例如內質網（圖 2 右）或高基氏體。當病毒的胜肽結構（圖 2 右邊的綠色條狀物）被 MHC-I 捕捉後，就會被帶到細胞表面（圖 3），最後 T 細胞就會消滅他們（圖 4）。（圖片來源：Shireen Dooling）
這組來自亞利桑那州立大學生物設計研究所的團隊，研究了 52 種常見的 MHC-I 型態，發現了一些顯著的差異，其中也包括了對構成病毒四種主要結構的胜肽所產生的反應，這將使得 T 細胞碰到這種四種結構時就會開始作用。他們也比對了 23 個國家的資料，發現該國人口愈是有著較強綁縛病毒能力的 MHC-I 基因型，該國的死亡率就比較低。
這項刊登在《Cell Reports Medicine》的研究，說明了針對病毒結構組成的胜肽為發展疫苗的目標，是個不錯的想法，同時也能降低感染後的嚴重程度與死亡率。
尼安德塔人幫我們抵抗新冠病毒 被人類的遠祖打敗而滅亡的尼安德塔人，在 21 世紀的今天，也遺留給我們對抗新冠病毒的「遺產」，這個遺產也是遺傳基因。你可能不知道的是，尼安德塔人雖不是現今人類直系祖先，但當時他們也曾跟人類祖先「交換基因」，因此現代人類才帶有他們遺傳下來的基因。 尼安德塔人留給我們的基因，有助於降低感染後重症的機率。（圖片來源：Björn Öberg）
瑞典卡羅林斯卡學院與德國馬克斯·普朗克演化人類學研究所，再一次攜手發表了有關人類遺傳自尼安德塔人基因，與新冠病毒之間的研究，這次他們找到了一個可以幫助人類防禦新冠病毒的基因（至於上一次，則不幸的是一個造成危險因子的基因）。這篇刊登在 PNAS 的研究指出，非洲以外的人，攜帶的一個尼安德塔人基因變異，可以降低 20%因重症需要高度照護的機率。
他們發現在第 12 號染色體上有一個區域的基因（命名為 OAS），可以調控一種酶，進而瓦解病毒的基因組，而這個區域的基因變異如果來自尼安德塔人，效果會更好。
相關資訊
- The Coronavirus Variants Don’t Seem to Be Highly Variable So Far
- Emergence in late 2020 of multiple lineages of SARS-CoV-2 Spike protein variants affecting amino acid position 677
- Genetics May Play Role in Determining Immunity to COVID-19
- In silico analysis suggests less effective MHC-II presentation of SARS-CoV-2 RBM peptides: Implication for neutralizing antibody responses
- Variances in critical protein may guide fate of those infected with SARS CoV-2
- Total predicted MHC-I epitope load is inversely associated with population mortality from SARS-CoV-2
- Neandertal gene variants both increase and decrease the risk for severe COVID-19
- A genomic region associated with protection against severe COVID-19 is inherited from Neandertals
看完了病毒的基因，再回頭看看我們自己的。先前的報導中，我們知道自身產生的中和抗體 (neutralizing antibody) 可以用來對抗新冠病毒，但是會因個體差異，能發揮的時間與強度都不同。加州大學聖地牙哥分校醫學院的研究者發現，這或許與一組稱為「主要組織相容性複合基因」(major histocompatibility complex，MHC)有關。大部份脊椎動物都有這種基因群，在人類身上，又稱為「人類白血球抗原」(human leukocyte antigen，HLA)。
他們在發表於PLOS ONE的研究中說明，免疫細胞中的 T 細胞與 B 細胞要能發揮作用，必須要有 MHC 協助，才能確認相鄰的病原序列。於是團隊用電腦分析了所有可能出現的病毒棘蛋白「受體結合區域」(Receptor-binding domain, RBD)部份的碎片組合，看看與全球超過 5000 種人類不同分子組成的 MHC-II 之間的關係。令人驚訝的是這方面的關係度並不大，也就是說，想要因此製造出針對 RBD 區域產生作用的抗體效果不好。
另一組人則聚焦在 MHC-I。MHC-I 的運作方式是把外來入侵的病毒全部聚集起來，把他們帶到細胞的表面，再通知 T 細胞把他們消滅。不過 MHC-I 是多種型態的分子，有些可以捕捉到新冠病毒，有些則不行。
這組來自亞利桑那州立大學生物設計研究所的團隊，研究了 52 種常見的 MHC-I 型態，發現了一些顯著的差異，其中也包括了對構成病毒四種主要結構的胜肽所產生的反應，這將使得 T 細胞碰到這種四種結構時就會開始作用。他們也比對了 23 個國家的資料，發現該國人口愈是有著較強綁縛病毒能力的 MHC-I 基因型，該國的死亡率就比較低。
這項刊登在《Cell Reports Medicine》的研究，說明了針對病毒結構組成的胜肽為發展疫苗的目標，是個不錯的想法，同時也能降低感染後的嚴重程度與死亡率。
尼安德塔人幫我們抵抗新冠病毒 被人類的遠祖打敗而滅亡的尼安德塔人，在 21 世紀的今天，也遺留給我們對抗新冠病毒的「遺產」，這個遺產也是遺傳基因。你可能不知道的是，尼安德塔人雖不是現今人類直系祖先，但當時他們也曾跟人類祖先「交換基因」，因此現代人類才帶有他們遺傳下來的基因。 尼安德塔人留給我們的基因，有助於降低感染後重症的機率。（圖片來源：Björn Öberg）
瑞典卡羅林斯卡學院與德國馬克斯·普朗克演化人類學研究所，再一次攜手發表了有關人類遺傳自尼安德塔人基因，與新冠病毒之間的研究，這次他們找到了一個可以幫助人類防禦新冠病毒的基因（至於上一次，則不幸的是一個造成危險因子的基因）。這篇刊登在 PNAS 的研究指出，非洲以外的人，攜帶的一個尼安德塔人基因變異，可以降低 20%因重症需要高度照護的機率。
他們發現在第 12 號染色體上有一個區域的基因（命名為 OAS），可以調控一種酶，進而瓦解病毒的基因組，而這個區域的基因變異如果來自尼安德塔人，效果會更好。
相關資訊
- The Coronavirus Variants Don’t Seem to Be Highly Variable So Far
- Emergence in late 2020 of multiple lineages of SARS-CoV-2 Spike protein variants affecting amino acid position 677
- Genetics May Play Role in Determining Immunity to COVID-19
- In silico analysis suggests less effective MHC-II presentation of SARS-CoV-2 RBM peptides: Implication for neutralizing antibody responses
- Variances in critical protein may guide fate of those infected with SARS CoV-2
- Total predicted MHC-I epitope load is inversely associated with population mortality from SARS-CoV-2
- Neandertal gene variants both increase and decrease the risk for severe COVID-19
- A genomic region associated with protection against severe COVID-19 is inherited from Neandertals
分享至
成為作者繼續創作的動力吧！
© 2024 vocus All rights reserved.