SARS-CoV-2的突变:是敌是友?

研究人员正在利用SARS-CoV-2基因组中的突变来研究这种疾病是如何传播的——但什么是突变，它们对大流行的未来意味着什么?

所有的生物都使用一种叫做核酸的分子来储存构成身体所需的指令。在人类(和大多数其他生物)中，那就是DNA——脱氧核糖核酸。但是一些病毒，包括SARS-CoV-2，使用一种叫做RNA的相关分子——核糖核酸。生物体内包含的全部DNA或RNA指令被称为“基因组”。

DNA和RNA都是由叫做核苷酸的四个小分子组成的长链。这些是基因字母，它们拼出了密码中包含的信息。单个核苷酸的顺序被称为基因组的“序列”，这决定了生物体产生的蛋白质的种类。在像SARS-CoV-2这样的病毒中，其中一些蛋白质形成了病毒的物理“身体”，而另一些蛋白质则执行复制RNA以制造新病毒颗粒等任务。

核苷酸序列的变化被称为“突变”。这可以比作基因拼写错误，一个核苷酸被意外地换成了另一个，或者一串核苷酸被插入或从基因组中删除，从而改变了遗传指令。像这样的突变是由于基因组复制过程中的随机错误，或者有时暴露于化学物质或电离辐射中，这会损害核酸。

通常，与你所期望的相反，突变通常对生物体几乎没有或没有影响，包括SARS-CoV-2冠状病毒。这是因为基因组的某些部分并不直接编码蛋白质，而是具有对生物体功能不太重要的结构或调节作用。此外，由于遗传密码的工作方式，许多不同的遗传字母组合可以为同一蛋白质编码。这意味着一些突变被认为是“沉默的”。然而，其他突变可能会产生戏剧性的影响。它们可能会阻止某种蛋白质的工作，从而阻止病毒的复制或传播。

另一方面，一些突变可以改变蛋白质的功能，从而对病毒有利。如果一个有益的突变改善了病毒复制或传播的方式，那么随着时间的推移，随着它被传递给新的病毒副本，这种突变可能会变得更加普遍。在某些病毒中，这些突变可能对人类健康造成问题。例如，H5N1“禽流感”病毒用来感染鸟类的一种蛋白质发生突变，使得该病毒也获得了感染人类的能力¹。另一个问题是，高突变率可以使病毒成为人类免疫系统和药物或疫苗开发的“移动目标”，这依赖于针对特定的病毒蛋白质。这就是为什么我们每年都需要一种针对季节性流感的新疫苗，也是为什么迄今为止艾滋病毒作为疫苗目标被证明是难以捉摸的。

突变也可以用来构建病毒的进化树，原理上类似于查尔斯·达尔文描述物种如何随时间进化的树。来自不同人群的病毒样本基因组的差异可以用来了解不同样本的密切程度，这可以揭示病毒在何时何地在人与人之间传播。这种方法可用于多种不同的致病微生物，过去曾用于追踪医院中超级细菌MRSA的爆发⁴。从这类工作中获得的见解可以为公共卫生决策提供信息，并帮助我们更多地了解病毒的传播。

那么这对SARS-CoV-2意味着什么呢?乐观的一个原因是，这种病毒的突变率远低于季节性流感(根据一项分析，大约低4倍)^2、3)。这可能会减少病毒变异成更致命或更具传染性的形式的机会，并使疫苗和药物的开发更加直接。到目前为止，没有证据表明发生的任何突变产生了症状或传播性不同的病毒株。

目前，科学家们在SARS-CoV-2中看到的突变并不令人担忧，它们似乎不会导致病毒生物学或其引起的疾病发生有意义的变化。然而，突变正被用作追踪大流行传播的有用工具。重要的是要记住，随着大流行的发展，这种情况可能会发生变化，特别是随着越来越多的人被感染，如果自然免疫或疫苗介导的免疫发挥作用，因此科学家们正在密切关注病毒在继续传播过程中的演变。