随着欧米克隆病毒的传播,这是永远的瘟疫吗?大约一年前的今天,在墨尔本寒冷的冬天,一位年轻女子病倒了。她的病很快传染给了她的室友。这三个人一年前就已经感染了COVID-19,他们可能以为自己得了严重的感冒。
这名年轻女子勤奋地排队接受PCR检测——那是在2021年7月,我们还在做——令她惊讶的是,她发现自己感染了COVID。一次。在她第一次确诊后的368天。
她和她的室友是澳大利亚第一批有记录的再感染病例。他们在2020年第一次感染时产生的自然抗体水平在过去12个月里下降,以至于他们很容易受到新出现的Delta变种的攻击。这在当时是一件非常新奇的事情,以至于他们的案例被载入了科学文献。
一年后,曾经新奇的东西即将成为时尚。Omicron及其亚变体的出现,已经使疫苗的有效性从第一次接种时令人眼花缭乱的90%左右下降到一些估计的40%左右。随着这种急剧下降,再次感染的人数也会增加。
亨特医学研究所和纽卡斯尔大学的病毒免疫学负责人、副教授Nathan Bartlett说:“目前我们拥有的疫苗无法阻止大流行。”“我们可以继续促进和保护人们免受严重疾病和死亡的影响,但这无法阻止感染。”
为了了解大流行发生了什么,我们需要先看看病毒发生了什么。
当一个SARS-CoV-2患者被感染时,他们的细胞内可能有多达300万个病毒颗粒。在感染被清除之前,每个细胞复制3到7次。平均而言,每两个人被感染,就会产生一个突变。这些随机突变是进化的原材料。
目前还不清楚欧米克隆公司的来源。这种病毒在基因上是如此不同,一些科学家认为它可能来自于一个长期慢性感染的人,甚至来自于动物。或者,它可能来自地球上基因组监控不完善或不存在的许多地方之一。
无论答案是什么,如果你减缓了感染,你就减缓了突变,阻碍了病毒的进化,这是真的。在全球范围内,人类已经证明无法做到这一点,部分原因是不到三分之二的世界人口接种了两剂冠状病毒疫苗(只有27%的人接种了加强剂)。
参与COVID-19疫苗项目的悉尼大学病毒学家Megan Steain博士说:“在我们解决疫苗公平性问题之前,总有可能出现和传播新的变种。”
世界卫生组织报告说,每天有100万确诊的新感染者;美国健康指标和评估研究所建立的流行病学模型估计,真实数字超过1670万。
这些感染使进化的引擎越来越快。
在大流行的第一年,随着病毒在全球传播,有意义的进化是缓慢的。但在过去的18个月里,这一趋势急剧加速。今年5月发表在《科学》(Science)杂志上的一项研究估计,BA.2现在比最初从武汉出现的病毒适应性强9倍。
病毒会对它们所承受的进化压力做出反应。在大流行之初,D614G和Alpha等传播速度更快、感染更多人的病毒是王者。
“压力不再是传染性,”CSIRO的科学家丹尼斯·鲍尔(Denis Bauer)博士说,他正在构建机器学习模型来跟踪新的变异。“与最初的武汉毒株相比,目前的病毒传染性已经强得多。”
相反,在病毒和我们的免疫系统之间的军备竞赛中,由于如此多的人拥有自然免疫或疫苗产生的免疫,COVID-19现在面临着寻找绕过抗体防御的方法的进化压力。
德尔塔有逃避抗体的能力。到目前为止,Omicron及其子变体BA.2到BA.5将其提升到下一个层次。
发表在《新英格兰医学杂志》上的一封信称,在注射了加强剂的人群中,中和抗体水平(疫苗保护的关键标志)对欧米克隆的抗体水平比武汉毒株低6倍。而对BA.5,则低了21倍。以前感染过的人也出现了类似的抗体下降。
如果将结果转化为预测的疫苗有效性,结果并不利于阅读。根据Steain的团队的预测,在使用增强剂6个月后,对欧米克隆的对症感染的疗效可能会下降到40%左右。BA.5的数据可能更糟。然而,重要的是,对严重疾病的防护率仍然保持在80%左右,并且可以通过加强注射恢复到90年代中期。
免疫系统似乎特别难以控制欧米克隆。感染新变种的人似乎不像感染先前变种的人那样获得强大的免疫增强。
“我不想说欧米克隆是最坏的情况——但它不是理想的,”悉尼大学微生物学家、最近一项免疫反应研究的合著者詹姆斯·特里卡斯(James Triccas)教授说。“我们预计,就病例数量而言,它会对我们造成相当大的打击。”
特里卡斯说,阿尔法和德尔塔可能让科学家产生了一种错误的安全感。人们原本期望病毒能够更好地躲避免疫系统,但只是缓慢。
“早期的变种,阿尔法和德尔塔,对全球产生了毁灭性的影响,但疫苗仍然对它们有效。每个人都认为我们会不断地出现Delta变体。欧米克隆(Omicron)突然出现了。”
事实上,这种变异与德尔塔病毒如此不同,以至于一些科学家怀疑这种病毒已经从人类传染给了动物——现在变异的版本又重新传染给了人类。
有一件事似乎是肯定的:Omicron及其变体不会是最后一个。鲍尔说,这种病毒要探索所有可能的变异还有很长的路要走。
Bartlett说,虽然世界各地的高水平感染仍在继续,但该病毒仍将有“足够的机会迅速发现我们免疫力的裂缝”。“没有迹象表明这种局面会结束。”
这是否意味着我们应该继续看到越来越多的免疫规避变体?
“不幸的是,我认为答案是肯定的,”斯泰恩说。“如果它面临着免疫力水平的上升,继续感染人们的一个好方法是逃避这种免疫力。”
人们常说病毒通过进化变得不那么危险。但鲍尔说,事实并非如此。大自然远比这复杂:“没有规则。”
巴特利特说,考虑到持续的高变异率,未来的变异可能既具有免疫抗性,又更严重,这是有可能的。我们将“被迫回到封锁和边境关闭的状态——我们仍在恢复中”。
这对大流行意味着什么?我们还会继续被感染吗?
“是的。我认为在这一点上这样说可能是公平的,”Steain说。“除非我们能设计出一种疫苗,诱导绝育免疫。但我不知道这能实现多少。”
SARS-CoV-2通常通过我们的鼻子进入我们的身体。为了完全阻止这种病毒感染我们——被称为消毒免疫——我们可能需要在第一线使用抗体。目前的疫苗是注射到手臂中,并在血液中提高抗体水平,但在鼻子中没有那么多。
她说:“看看我们能够通过接种疫苗很好地控制的病毒:它们是那种如果你被感染,就足以在你的一生中控制病毒的类型。”“接种疫苗只是训练你的免疫系统做同样的事情。想想流感——尽管之前接触过,但你还是会反复感染。”
虽然我们的疫苗可能仍然允许我们感染和再感染,但它们继续在保护我们免受严重疾病的影响方面发挥出色的作用。
在斯泰恩和她的同事的研究中,对欧米克隆严重疾病的防护率预计在使用增强剂6个月后会下降到80%左右,在使用增强剂后会回升到98.2%。重要的是,它们还缩短了我们传播病毒的时间——这是减少新变种出现机会的另一种方式。
抗体并不是我们免疫系统保护我们免受COVID-19伤害的唯一武器。T细胞——病毒猎手-杀手——的反应速度比抗体慢,但具有更强大的杀伤力。
一些科学家怀疑,它们可能在保护我们免受严重疾病侵袭方面发挥了作用。而且它们更不容易被病毒突变欺骗。
莫纳什大学研究T细胞如何对COVID疫苗做出反应的微生物学家加布里埃拉·库里博士说:“抗体会受到病毒刺突蛋白的微小变化的影响,而T细胞的好处是它们可以检测到刺突内的保守区域。”“你仍然有可能(对新的变异)产生T细胞反应。”
长期以来被吹捧的新变种的解决方案是更新疫苗。我们目前的疫苗使用最初在武汉出现的病毒来训练我们的免疫系统;从理论上讲,欧米克隆特异性版本应该会鼓励我们的免疫系统建立新的更好的抗体防御系统。
辉瑞和Moderna都已经在临床试验的最后阶段更新了疫苗。这两家公司都报告说,他们的新疫苗对欧米克隆的效果比目前的疫苗更好。澳大利亚监管机构已经对辉瑞的新产品做出了临时决定,这是迈向快速上市的第一步。
但一些新的研究提出了一个有趣的问题:一种被称为免疫印迹的现象。或者更生动地说,原始抗原原罪。
当欧米克隆第一次出现时,一些科学家希望这种新的、温和的变体可以给我们所有人有效的免疫增强,而不会让我们太生病。但伦敦帝国理工学院(Imperial College London)的罗斯玛丽·博伊顿(Rosemary Boyton)领导的一项《科学》(Science)杂志上的研究发现,与接种过三次疫苗但从未感染过的人相比,接种过三次疫苗并在流感大流行早期感染的人对欧米克隆的免疫力较差。这怎么可能呢?
我们的免疫系统建立了一个它们以前对抗过的所有病毒的库,使它们能够快速地提高抗体来对抗任何新的入侵者。如果病毒发生重大变化,这些抗体可能不再有效。
当新的入侵者出现时,我们的免疫系统需要设计新的抗体。但在某些情况下,我们的免疫系统可以对它看到的第一个病毒持续产生抗体,而不是变种病毒——导致免疫力下降。雷诺兹和她的团队写道,这可能部分解释了为什么会频繁发生再感染。
《时代》采访的其他专家则不那么担心。
莫纳什大学过敏和临床免疫学实验室主任、副教授Menno van Zelm说,最初的抗原原物可能会稍微阻碍我们的免疫系统和疫苗,但有了助推器,它们仍能很好地工作。而且,从理论上讲,如果新的变异继续发生变异,最终它们将变得非常不同,我们的免疫系统将能够发现它们并产生新的抗体。
“目前我们知道……我们就失去了疫苗的一些效力,”Van Zelm说。“但它仍然运行得很好。在这个阶段,我不太担心——我最感兴趣的是。”
随着SARS-CoV-2逃避疫苗的能力越来越强,再感染率将会上升。
加万研究所的黛博拉·伯内特博士是设计新疫苗团队的一员,她说:“在我们有一种阻止传播的疫苗之前,我们将看到更多的COVID-19浪潮,它不会消失。”
维多利亚州和新南威尔士州的卫生部门告诉《时代报》,他们仍在努力收集再感染数据。但在英国,有这样的数据,从2021年5月到2022年1月,再次感染的风险增加了16倍。
然而,再感染仍只占感染总数的很小一部分。纽约州上周记录了47021例感染;只有16%是再感染。
这种情况可能很快就会改变。超过一半的维多利亚人感染了COVID-19。墨尔本大学流行病学家托尼·布莱克利教授的模型预测,未来18个月将有600万新感染病例。“瞧,很多感染都是再感染,”他说。
在一些罕见的情况下,科学家甚至发现有人在感染德尔塔病毒不到一个月后再次感染了欧米克隆病毒。在澳大利亚,当局现已将人们需要观察是否再次感染的时间从12周缩短至28天。
但这不是常态。在英国,从感染到再次感染的平均时间约为10个月。
巴特利特说,现在的问题是我们如何打破这个循环。
目前正在探索的一种选择是:设计成喷进鼻子的疫苗助推器,这可能会产生那些关键的一线抗体,直接阻止感染。
动物研究很有前景,至少有三个项目处于第三阶段试验(批准前的最后阶段)。一些疫苗开发人员甚至想象它们可以在药剂师的柜台上买到:每隔几个月快速喷洒一次,以保证你的安全。
特里卡斯领导的另一项工作得到了国际流行病防范创新联盟的支持,旨在建立一种对当前和未来的变异具有广泛保护性免疫的疫苗。
该团队正在研究现有变体的突变,以及SARS-CoV-2近亲动物病毒中的突变,以了解该病毒下一步可能走向何方。他们希望用单一的工程刺突蛋白制造疫苗,该蛋白包含这些不同突变的组合,这有望促使免疫系统产生大量的抗体。人体临床试验将于明年开始。
伯内特说:“关键是要记住,目前的疫苗在减少大多数人的严重疾病方面仍然非常有效。”
“澳大利亚正在经历一波新冠疫情。我们需要用现有的工具来管理它。50岁以上的人都应该服用第四剂。每个人在公共场合都应该戴口罩。因为在我们有一种可以阻止传播的通用疫苗之前,我们需要利用现有的工具。”