2020年新冠疫情全球暴发以来,我们对病毒的理解发生了怎样的变化?这会给我们带来什么影响?

7

2019年12月31日,中国向世界卫生组织(WHO)通报了出现在武汉市的44例原因不明的“病毒性肺炎”病例。两年后的现在,名为“SARS-CoV-2”的新冠病毒已经导致全球至少540万人丧生,而迅速蔓延的强大变体奥密克戎(Omicron)似乎要掀起新一轮的全面攻势。2022年1月,著名科学媒体《新科学家》(New Scientist)发表文章,回顾了新冠大流行期间,科学界所做的重大贡献,也介绍了我们目前对新冠病毒的了解程度,以及应对它的方式。

新冠病毒是如何传播的?

早在2020年1月,科学家就开始争分夺秒地研究病毒的性质及其传播方式。1月3日,复旦大学张永振教授收到一盒来自武汉的包裹,里面装着当时仍未知的神秘肺炎感染者的拭子。接下来的48小时里,张永振团队不间断工作,终于在1月5日检测出一种新型冠状病毒,并通过高通量测序得到了它的全基因组序列;同一天,张永振将基因组数据发送给了美国国家生物技术信息中心(NCBI)。这项“短平快”的工作不得不令人赞叹——要知道在2003年,研究人员花了两个月的时间才确定SARS病毒的身份。

随后人们很快就了解到SARS-CoV-2极易传播并可能导致严重疾病,尤其是在老年人群或有潜在健康问题的人群当中。到2020年2月底,新冠死亡人数已超过SARS病毒和2012年的MERS病毒造成的死亡人数。

2020年3月11日,WHO宣布新冠肺炎具有大流行特征。在当时来说,如何最大程度地减少传播是摆在我们面前的首要问题。但专家之间存在很多分歧。

最初,关注焦点落在表面传播上——新冠感染者污染了物体表面,随后其他人因触摸这些表面而遭遇病毒。医院的拭子发现SARS-CoV-2无处不在,听诊器上有病毒,老花镜上也有病毒,洗手液销量因此飙升……一些研究者强调了新冠的飞沫传播方式:感染者咳嗽或打喷嚏时,搭乘着飞沫的病毒就可能向他附近的人传播;大飞沫很重,会于几秒钟内完成下落运动,其飞行距离通常不会超过2米,因此SARS-CoV-2的传播范围有限。

政府大力开展宣传,推行相关措施,要求民众保持社交距离和佩戴口罩,以帮助减缓病毒传播。不过在相当长一段时间内,口罩的有效性并未得到确凿有力的科学证据的支撑,很多人甚至对口罩令表示质疑。(WHO最初只将口罩推荐给了常咳嗽的人或照顾COVID-19患者的人。)当然,现在我们知道所有口罩(口鼻遮盖物)都能一定程度降低感染和传播病毒的风险。

对表面传播和飞沫传播的关注过后,是围绕气溶胶的探讨。这些微小的颗粒悬浮于空气,传播范围超过2米,但许多研究人员起初忽视了SARS-CoV-2的气溶胶传播途径。2020年3月27日,WHO召开新闻发布会表示:“新冠病毒通过飞沫传播,无法通过空气传播。”

出现这种认识误区的很大一部分原因在于我们通常认为呼吸系统疾病,如肺结核和流感,主要通过飞沫传播。用牛津大学教授特丽莎 · 格林哈尔(Trisha Greenhalgh)的话说,“咳嗽和打喷嚏传播疾病的认知在传染病学界根深蒂固”。但最近的研究颠覆了传统观念,结核病和流感其实都是可以通过气溶胶传播的。

大众对于新冠病毒传播途径的认知在2020年7月开始转变,当时来自32个国家的239名科学家发表了新冠病毒通过空气传播的证据,呼吁WHO等机构更新疫情指南。然而,直到2021年5月,WHO和美国疾控中心(CDC)才改口称“气溶胶是病毒传播的主要途径”——1~2米范围的近距离接触以及通风不好或拥挤的室内环境,都很可能成为SARS-CoV-2蔓延的媒介。

之后的其他研究显示,表面传播很可能是新冠病毒传播的方式之一,但并非主要途径。良好的通风现在被视为一项重要的防疫措施。

基于上述种种,一些科学家敦促大众改变对抗呼吸道感染的方式。2021年5月,《科学》(Science)杂志发表了一篇社论,30多位科学家和医生在文中指出:我们处理不同感染源的方式存在巨大差异;尽管政府长期以来一直在食品安全、卫生和清洁饮用水方面进行投入,但通过改变法规、标准和建筑设计来减少空气传播的做法缺乏足够的针对性。

病毒是如何进化的?

冠状病毒一旦开始传播,也就开始了变异,产生各具特点的新毒株。WHO总干事谭德塞(Tedros Adhanom Ghebreyesus)在2021年12月的新闻发布会上表示:“我们没必要因奥密克戎而倍感惊讶,病毒就是这样生存的。只要我们允许它继续传播,它就会继续这么变异。”

病毒的每次复制都是它变异的机会。某些突变可令其更自如地穿梭于人群。第一个广泛传播的变异毒株是首现于英国的阿尔法变体(Alpha),研究人员在2020年9月完成了对它的测序工作。相较更早期的变种,阿尔法的传播能力提高了大约50%。研究显示它可能是在免疫系统较弱的感染者身上进化而来的——免疫更弱的宿主意味病毒所处环境更友好,利于它变异。

接下来是贝塔变体(Beta),最早于南非发现,并在2020年10月被首次测序。贝塔变体的一种关键蛋白形状发生了改变,因此它能躲避对其他毒株有效的抗体。最近的研究表明贝塔毒株传播速度很快,原因在于它躲避宿主免疫的能力比更早期的毒株高了20%。

2020年下半年,伽马变体(Gamma)在巴西马瑙斯掀起一轮病例激增的风暴。据估计,马瑙斯有75%的人口都感染了SARS-CoV-2。伽马的刺突蛋白更容易与宿主细胞结合,因此传染性更强。(刺突蛋白负责识别和结合宿主细胞,是人体免疫反应的主要目标。)另一处突变则促使它更好躲避抗体。

不久后,德尔塔(Delta)席卷全球。该毒株首次在印度出现,并随即大规模蔓延,研究人员于2020年10月对其进行测序。2021年的德尔塔显示出了至少高阿尔法50%、超过当时所有其他变体的强大传播性,成为世界上最常见的变体。疫苗仍然有效,但其对德尔塔感染的预防能力相较于针对阿尔法的,有15%左右的差距。

奥密克戎于2021年11月出现,研究者在其刺突蛋白处发现了迄今为止最多的突变数。奥密克戎在南非迅速传播,该国大部分人都曾感染病毒,但只有约25%的人完全接种过疫苗。

截至2021年12月18日,共有89个国家检测到奥密克戎的存在。它的传播速度似乎比其同类快得多。2021年12月的一项研究显示,奥密克戎在其早期阶段的传播能力是德尔塔的4.2倍;另有证据表明它在人体呼吸道内的繁殖效率是其他毒株的70倍。另一方面,奥密克戎还展现出免疫逃逸的能力,对于康复者或疫苗接种者仍具足够威胁。辉瑞公司的实验室研究表明,他们联合BioNTech共同开发的三剂疫苗可有效抵御奥密克戎感染,而两剂疫苗则显得威力不足。

鉴于两剂疫苗仍不足以预防奥密克戎,英国于2021年12月选择向所有成年公民开放第三针加强针接种。之后,英国的感染人数创下历史新高,但也有一些好消息传来:针对英格兰方面数据的初步分析表明,因感染奥密克戎而就诊治疗的可能性降低了很多(降幅大概在20%~70%之间)。而在那些尚未感染新冠或未接种疫苗的人群中,因奥密克戎而住院的概率比因德尔塔住院的低了11%。当然,这些情况在超级变体蔓延肆虐的局面下并无逆转狂澜之势,全世界的医疗系统都在为住院人数激增做准备。

疫苗多有用?

大流行期间的重大成功故事少不了一日千里的疫苗研制工作——之所以研发得快,原因在于研究人员基于此前对SARS和MERS的多年研究,能更轻松准确地解析新冠病毒,锁定疫苗靶点,与此同时他们也恰逢mRNA疫苗技术发展成熟。

传统疫苗往往含有弱化或灭活的病毒,接种者的免疫系统会记住它们,等到下次遭遇相同病毒时开启防御。辉瑞/BioNTech和Moderna的新型疫苗引入了一种mRNA序列,后者指挥人体细胞制造新冠病毒刺突蛋白的无害部分,继而引发免疫反应,留下免疫记忆。相较传统疫苗,mRNA疫苗开发速度更快、成本更低。

大量资金被投入到疫苗试验中,不因疫苗种类不同而厚此薄彼。正因如此,各项研究得以齐头并进,各个制造商得以资金充沛,拥有足够的生产能力。

目前共有23款COVID-19疫苗被投入使用,另有约135款处于人体试验的不同阶段。部分疫苗出现了安全性问题,例如牛津大学-阿斯利康联合推出的腺病毒载体疫苗似乎带来了血栓风险,这也导致一些国家限制使用此产品。

无论如何,疫苗计划在高收入国家成效显著,以至于牛津-阿斯利康疫苗研发小组负责人安德鲁 · 波拉德(Andrew Pollard)将新冠肺炎称作“未接种疫苗者的疾病”。波拉德于2021年11月接受《卫报》(The Guardian)采访时表示,现在英国各地ICU里的重症COVID-19患者主要是那些未接种疫苗的人。

科学家也一直跟踪关注奥密克戎对住院率和死亡率的影响。好消息是,如果它或任何其他变体破坏了现阶段的疫苗计划,科学家拿得出后备方案。辉瑞公司首席执行官阿尔伯特 · 布尔拉(Albert Bourla)表示,他们能在百日内研制出新版本疫苗;另有研发团队正尝试打造变体特异性疫苗,以及针对多种变体都有效的疫苗。

我们已经有了哪些治疗方法?

疫苗并非我们对抗病毒的唯一工具。包括地塞米松在内的类固醇是第一类被证明能挽救COVID-19患者生命的药物,从大流行开始就被医务人员使用。医生推测,类固醇通过防止免疫系统超速运转并损害器官来减轻重症的影响——推测很快得到了事实验证。在WHO的协调组织下,12个国家合作开展了7项临床试验,最后证明了类固醇的效用。

另一方面,美国食品药品管理局(FDA)已紧急批准3种单克隆抗体。这些由单一B细胞克隆产生、高度均一的抗体可附着于刺突蛋白,使新冠病毒更难进入人体细胞。

单克隆抗体所能发挥的作用值得期许。在对COVID-19患者的治疗方面,它减少了住院治疗者的数量。(住院感染者发展为重症的风险是相当大的。)在预防感染方面,它减少了感染者家庭内的病毒传播。不过最近的数据显示,一些单克隆抗体药物可能对奥密克戎无效。

单克隆抗体价格高昂,且很难在医院外获得。鉴于此,可居家口服的抗病毒药物成为更实用的选择。辉瑞公司生产的一款名为帕罗韦德(Paxlovid)的口服药已得到相当喜人的结果:如果重症高风险的成年患者能在出现症状后持续服用Paxlovid超过5天,这个群体的住院率可降低89%。此外,Paxlovid似乎对奥密克戎也颇有效果。2021年12月22日,新药获得了FDA的紧急批准。拜登政府则订购了1 000万个疗程的Paxlovid。

来自默沙东公司的另一款抗病毒药物莫那比拉韦(Molnupiravir)可将轻度至中度COVID-19患者的住院或死亡风险降低约30%。英国于2021年11月批准了该药物。

其他治疗方法尚处人体试验中。例如,物美价廉的口服抗抑郁药氟伏沙明(Fluvoxamine)有望跻身抗COVID-19药的行列,而现阶段已有充足证据表明,它能防止轻症患者发展为重症。

资料来源New Scientist