成果转化

科研团队系统分析疫情爆发一年来新冠病毒变异进化情况及潜在影响

 

新冠疫情给人类社会带来了巨大挑战。过去一年里,新冠病毒(SARS-CoV-2)在全球200多个国家和地区流行,已经造成超过1.1亿人感染和240多万人死亡。作为一种RNA病毒,由于其相对较高的突变速率,新冠病毒的变异和进化一直是人们关注的重要问题。

在疫情爆发之初,中国医学科学院系统医学研究中心/苏州系统医学研究所(简称“系统所”)就联合中国疾病预防控制中心、美国加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA)等合作团队于2020年2月7日在Cell Host & Microbe上发表论文(https://doi.org/10.1016/j.chom.2020.02.001),揭示了新冠病毒与之前爆发的SARS病毒之间显著的基因组组成、遗传信息及蛋白序列水平的差异,迄今论文已经被引用1100多次,研究成果受到了领域内外广泛关注。

最近,全球都在密切关注一些新冠病毒突变株的出现、传播及潜在后果。为了对新冠病毒突变给出科学解读,Cell Host & Microbe刊物邀请合作团队对疫情爆发一年来的病毒突变情况进行系统分析和阐释。2021年2月19日,系统所和UCLA联合研究团队以“One Year of SARS-CoV-2 Evolution”为题,系统分析了新冠病毒在过去一年中的变异和进化,回顾了一年以来新冠病毒群体中所积累的可遗传突变及反复出现的平行突变,并总结了目前20种新冠病毒中和抗体(nAbs)相对应的S蛋白表位,推测了一些未来可能影响病毒毒力和传播的潜在突变位点,为新冠病毒的突变图谱和流行突变株给出一个总体“画像”。

 

 

通过对3823株新冠病毒代表株的系统进化分析,研究人员共发现130个持续遗传的核酸突变,其中75个突变为非同义突变。基于反复出现的平行突变与病毒适应性间的潜在关联,研究人员在75个非同义突变中识别出24个平行突变位点,其中就包括最近广为关注的病毒棘突(S)蛋白上的D614G和N501Y突变。为了跟踪这些平行突变的全球流行趋势,研究人员利用过去一年数据库中已有的324154条高质量病毒序列,根据它们的分离时间和分离地点等信息绘制出了24个平行突变位点的时空分布图谱,为突变追踪提供有力支持。

新冠病毒的S蛋白是目前许多疫苗产生抗体的靶标蛋白,为了评估病毒S蛋白上位点突变对抗体中和效果的影响,研究人员综合探究了20个公开报告的中和抗体结合S蛋白的抗原表位。基于中和抗体所结合表位的不同位置,研究人员发现可以将这些中和抗体分为两组。第一组中和抗体主要与病毒受体结合区(RBD)的N-末端附近(蛋白氨基酸编号330-430位)的表位结合;而第二组中和抗体主要与受体结合基序(RBM)内部的表位结合。此外,研究人员还通过整合已有实验数据,评估了S蛋白上RBD区域未来可能值得关注的潜在突变。

 

 

系统所吴爱平研究员、UCLA王璐岚博士和系统所周航宇副研究员为该论文的共同第一作者。系统所蒋太交研究员和UCLA程根宏教授为论文的共同通讯作者。研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国医学科学院医学与健康科技创新工程等项目的支持。

 

原文链接:https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(21)00096-2