传播力堪比水痘 病毒载量高1260倍:Delta如何改变疫情?
时间:2021-08-04 14:34:25 热度:37.1℃ 作者:网络
8 月 4日,武汉通报经开区报告的 7 名新冠阳性病例中,已完成的 2 例样本测序结果显示为 Delta 型,与江苏本轮本土病例毒株高度同源。
以南京禄口机场为起点,新一波疫情已波及数个省市。
与前段时间的广东疫情类似,此波疫情的「元凶」仍是在今年 5 月 10 日被 WHO 列为「全球关注变体」(Variant of Concern,VOC)的 Delta 突变株(旧称 B.1.617.2)。
截至 8 月 1 日,Delta 突变株在全球范围已累及 115 个国家和地区[1]。仅上周(7 月 26 日~8 月 1 日),Delta 突变株感染就占到了全球新增新冠感染总数的 83.3%,远超此前曾在英国引发超级传播的 Alpha 新冠毒株(旧称 B.1.1.7)的流行峰值。
人类与疫情的博弈,正在被 Delta 改变。
传播力堪比水痘,病毒载量高 1260 倍
2021 年 5 月 31 日,WHO 将新冠病毒中的多种全球关注变体(VOC)用希腊字母重新命名[2]。
最早在英国被发现的 B.1.1.7 被命名为 Alpha 株,最早在南非发现的 B.1.351 为 Beta 株,最早在巴西发现的 P.1 为 Gamma 株,而 Delta 株则是最早在印度发现的 B.1.617 变异株的亚种 2(B.1.617.2)。
目前被 WHO 列为 VOC 的四种新冠突变株
图源:WHO 官网
相较于原始新冠毒株,Delta 突变株携带了「三重突变」:L452R、P681R 和 T478K 突变。这三处突变分别作用于新冠病毒感染的不同流程,最终让 Delta 株在大流行中成为极具威胁力的变体。
在针对新冠病毒刺突蛋白的体外分析中,Delta 株所携带的 L452R 可以通过破坏刺突蛋白抗体与刺突蛋白受体结合域(RBD)的结合反应,增强病毒逃避抗体的能力[3]。而 P681R 突变位于刺突蛋白的 Furin 蛋白酶切位点,该突变可易化病毒与人类细胞膜的融合过程,从而增加病毒的传染力[4]。
而相比于同样携带 L452R 和 P618R 突变的 B.1.617 系其他亚种,Delta 株的 T478K 突变则是一项与众不同的「杀手锏」。位于 RBD 区域的 T478K 突变可直接增强 RBD 与人类细胞膜上 ACE2 的结合能力,促进病毒侵入细胞[5]。在此前于墨西哥首次发现、同样具有较强复制能力的 B.1.1.222 毒株中,也发现了 T478K 突变,这进一步证实了该突变在 Delta 株感染中的作用。
在「三重突变」的共同作用下,Delta 株开始刷新人类对于新冠病毒的认知。
根据华盛顿邮报曝光的一份美国疾控中心(CDC)文件现实,CDC 重新评估认为,Delta 突变株的基本传染数(R0)约为 5~9.5,在传染病中与水痘(约 8~9)不相上下,仅次于麻疹(约 15)。
图源:参考资料 13
也就是说,如果我们不对 Delta 株新冠病毒的流行进行有效干预,那么平均每个 Delta 株感染者会把病毒传播给 5~8 个对病毒没有免疫力的密接者。而对比来看,CDC 此前评估新冠原始毒株的 R0 为 2,相当于普通感冒。
除了传播力增强,Delta 株还在患者体内展现出可怕的复制能力。根据今年 5 月起广东爆发 Delta 株疫情期间的数据[6],和 2020 年广东省收治的 19A/19B 分支新冠病毒感染者相比,Delta 株感染者的潜伏期(从密接患者到核酸阳性的时间)缩短了近三分之一(中位数 4 天 vs. 6 天),首次核酸阳性时鼻咽拭子的病毒载量更是高出 1260 余倍(核酸检测 Ct 值中位数 24 vs. 34.31)。
7 月 31 日,钟南山院士表示,应对 Delta 突变株,以前使用的「密切接触者」这个概念可能要改变。「在同一个空间、同一个单位、同一座建筑、同一栋楼,发病前四天,跟这些病人相处的都是密切接触者。」
而美国 CDC 也已修改了此前「完全接种疫苗后可以不戴口罩」的建议,改为「在新冠肺炎传播程度高风险及较高风险地区,完全接种疫苗的人在室内应戴好口罩」。
突破性感染频发,疫苗难题未解
在既往的临床研究中,多种技术路线的新冠疫苗都展现出了不俗的防护能力,通过广泛接种新冠疫苗来打造「免疫屏障」,也早已成为了各国的抗疫主旋律。
然而,Delta 突变株的广泛流行正在对现实提出新的挑战。
首当其冲的是「突破性感染」,也就是在接种疫苗并获得新冠病毒免疫力的人群中出现的 Delta 株感染。这个问题已经俨然成为了困扰公共卫生部门的难题。
美国 CDC 会刊《MMWR》最近报道了一起由 Delta 株引发的群体性新冠病毒感染事件[7]。
今年 7 月,美国马萨诸塞州的公共卫生部门意外监测到新冠病毒感染病例数大幅增加,流行病学调查显示,该月内有 469 例患者曾去往该州巴恩斯特布尔县的同一地区参加娱乐活动。针对其中 133 人的抽样测序提示,90% 的患者感染的均为 Delta 株,公共卫生部门据此将该事件推定为群体性感染。
然而令人意外的是,根据有关记录,74% 的患者在活动前已完成标准的新冠疫苗免疫程序(即接种第二针 mRNA 疫苗或单剂量腺病毒疫苗至少 14 天后,才前往活动地点),而在这 346 名发生「突破性感染」的患者中,有症状感染的比例高达 79%,远远偏离三款疫苗在随机对照研究和真实世界研究中的数据。所幸的是,本次「突破性感染」事件中仅有 4 人住院,无人死亡。
在美国此次发生的「突破性感染」中,完成疫苗接种的患者的 Delta 株病毒载量和未完成接种者相差无几(图源:参考文献 7)
根据 WHO 的统计,在早期的抗体中和研究中,多数疫苗对 Delta 株的中和能力均明显弱于「原始」新冠病毒株或 Alpha 株[9][10],但初步临床试验[11]证实,mRNA 疫苗 BNT162b2 和腺病毒载体疫苗 AZD1222 对防护有症状 Delta 株感染的效果仅略微差于防护 Alpha 株的效果。基于抗体中和研究存在一定的不确定性,评估现有新冠疫苗对 Delta 株的防护效果可能仍需进一步研究。
相比于新冠肺炎患者恢复期血浆,mRNA 疫苗 BNT162b2 对 Delta 株的中和能力有所下降(图源:参考文献 10)
病例对照研究中,mRNA 疫苗 BNT162b2 和腺病毒载体疫苗 AZD1222 对防护有症状 Delta 株感染的效果仍在合格范围内(图源:参考文献 11)
那么,我国现有疫苗对 Delta 突变的效果如何?
复旦大学附属华山医院感染科主任张文宏在微博上援引了智利的一项真实世界研究。今年 2 月 2 日~5 月 1 日,智利约 1020 万人口接种了国药灭活疫苗,在 2 剂接种人群中,国药灭活疫苗对预防新冠感染的有效率为 65.9%,对预防住院的有效率为 87.5%,对预防 ICU 重症的有效率为 90.3%,对预防死亡的有效率为 86.3%
张文宏认为,智利的真实世界研究数据表明,中国灭活疫苗仍对新冠的重症化、住院和死亡的预防具有较高的有效率。
7 月 16 日,中科院微生物研究所在bioRxiv上传了智飞龙科马重组新冠疫苗应对包括 Delta 在内的新冠突变株假病毒中和试验数据。
图源:参考资料 14
对 28 例接种者血清样本的研究显示,在完整接种三针后,接种者血清对 Delta突变株的中和能力和原始毒株相比下降 1.1~1.2 倍,对 Gamma、Beta 等突变株的降幅则在 1.5~2.1 倍左右。
Delta 时代,加强针何时打?
越来越多的证据表明,Delta 突变株正在改变新冠疫情的走向。
诚然,Delta 株传播的新特点、较高的致病性和对疫苗的潜在突破能力是我们未曾预料的,但此次全球范围广泛发生的 Delta 株疫情已经在向人类敲响警钟——只要抗疫稍有松懈,病毒便会乘虚而入。
面对 Delta 突变株,人类该如何应对?针对现有疫苗对 Delta 株效果的不确定性,「加强针」这一思路已经被提上日程。
目前,基于现有疫苗的「加强针」研发主要有两种思路:第一,专门为突变株添加特异性抗原,也就是研发针对突变株的新疫苗;第二,通过额外接种现有疫苗来刺激更强烈的免疫应答,也就是再打一针老疫苗。
一些初步研究结果已经证实了「加强针」的可行性。
在新疫苗方面,此前在 Beta 突变株构成较大威胁的时间,mRNA 新冠疫苗 mRNA-1273 由于在抗体中和研究中表现较差,该疫苗的研发企业 Moderna 曾初步尝试研发针对新突变的「加强针」——含有 50% 可表达 Beta 株刺突蛋白的 mRNA 的疫苗 mRNA-1273.351[12]。Moderna 的研究初步证明,添加毒株特异性抗原的「加强针」具有一定应用前景。
而在老疫苗方面,科兴已经公布了中国国产疫苗的首个加强针 II 期临床试验数据。
文献截图
结果显示,在接种第二剂后的第 28 天至 8 个月接种第三剂后,中和抗体水平显著高于基线水平,不良事件均为 1 级或 2 级,未出现相关的严重不良反应。第三剂科兴疫苗接种后展现了良好的免疫原性和安全性。
同时,该研究数据也表明,尽管 6 个月后中和抗体水平下降,但两剂疫苗免疫程序产生了良好的免疫记忆,接种第三剂后能够迅速诱导强烈的免疫反应,中和抗体滴度显著提高,接种第三剂后 28 天中和抗体滴度比第二剂后 28 天中和抗体滴度增加了 3~5 倍,且第三剂与第二剂间隔时间越长,增长倍数越高。
论文在最后部分写道,尽管第三剂接种可能是必不可少的,但制定和实施加强方案应综合考虑当地的疾病流行情况、感染风险、疫苗供应等相关因素。根据当前形势,从中短期来看,与加强剂次接种相比,确保更多的人完成两剂疫苗接种应该是更优先事项。
7 月 31 日下午,中国疾病预防控制中心首席专家、研究员邵一鸣在发布会上表示,初步观察,对已完成免疫接种一年以内的普通人群,暂时没有必要进行加强针接种。但是对完成免疫超过 6~12 个月,并且免疫功能较弱的老年人和有基础性疾病的患者,以及因工作需要要去高风险地区工作的人员,在国内从事高暴露风险职业的这些人群,是否有必要开展加强针,以及什么时间开展加强针的接种,正在进行研究。
在 Delta 成为主流毒株的疫情中,疫苗的作用到底是什么?张文宏在个人微博上给出了回答:「如果以减缓传播和降低病死率为目标,(现有的疫苗)可以承担一定的保护,但是作为清零和根除疾病流行,可能是目前的疫苗不能达到的目标。」
可以预想到的是,疫情不会在短期内结束,未来相当长的时间里,新冠病毒都将与人类共存。Delta 突变株带来的威胁需要我们持续应对,甚至在更远的未来,还会有其他新变种为疫情防控带来新的变数。
正如张文宏提到的,我们已经赢了新冠病毒一次,但世界需要与病毒长期共存的智慧,中国也需要寻找更长久的制胜之道。(策划:z_popeye、gyouza)
参考资料:
[1]GISAID. Tracking of Variants-VOC Delta G/478K.V1 (B.1.617.2) first detected in India [EB/OL].[2021-08-01]. https://www.gisaid.org/hcov19-variants/
[2]World Health Organization. Tracking SARS-CoV-2 variants[EB/OL].[2021-07-23] https://www.who.int/en/activities/tracking-SARS-CoV-2-variants/
[3]T Tada, H Zhou, BM Dcosta, et al. The Spike Proteins of SARS-CoV-2 B.1.617 and B.1.618 Variants Identified in India Provide Partial Resistance to Vaccine-elicited and Therapeutic Monoclonal Antibodies[J]. bioRxiv 2021.05.14.444076; doi:10.1101/2021.05.14.444076
[4]Hoffmann M, Kleine-Weber H, Pöhlmann S. A Multibasic Cleavage Site in the Spike Protein of SARS-CoV-2 Is Essential for Infection of Human Lung Cells[J]. Mol Cell. 2020 May 21;78(4):779-784.e5. doi: 10.1016/j.molcel.2020.04.022.
[5]Di Giacomo S, Mercatelli D, Rakhimov A, Giorgi FM. Preliminary report on severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) Spike mutation T478K[J]. J Med Virol. 2021 Sep;93(9):5638-5643. doi: 10.1002/jmv.27062.
[6]B Li, A Deng, K Li, et al. Viral infection and Transmission in a large well-traced outbreak caused by the Delta SARS-CoV-2 variant[J]. medRxiv 2021.07.07.21260122; doi: 10.1101/2021.07.07.21260122
[7]Brown CM, Vostok J, Johnson H, et al. Outbreak of SARS-CoV-2 Infections, Including COVID-19 Vaccine Breakthrough Infections, Associated with Large Public Gatherings — Barnstable County, Massachusetts, July 2021[J]. MMWR Morb Mortal Wkly Rep. ePub: 30 July 2021. doi:10.15585/mmwr.mm7031e2
[8]Bergwerk M, Gonen T, Lustig Y, et al. Covid-19 Breakthrough Infections in Vaccinated Health Care Workers[J]. N Engl J Med. 2021 Jul 28. doi: 10.1056/NEJMoa2109072.
[9]World Health Organization. COVID-19 Weekly Epidemiological Update-Edition 49, published 20 July 2021[EB/OL].[2021-07-20] https://reliefweb.int/sites/reliefweb.int/files/resources/20210720_Weekly_Epi_Update_49.pdf
[10]Planas D, Veyer D, Baidaliuk A, et al. Reduced sensitivity of SARS-CoV-2 variant Delta to antibody neutralization[J]. Nature (2021). doi:10.1038/s41586-021-03777-9
[11]Lopez Bernal J, Andrews N, Gower C, et al. Effectiveness of Covid-19 Vaccines against the B.1.617.2 (Delta) Variant[J]. N Engl J Med. 2021 Jul 21. doi: 10.1056/NEJMoa2108891.
[12]Centers for Disease Control and Prevention. Joint CDC andFDA Statement on Vaccine Boosters[EB/OL]/[2021-07-08] https://www.cdc.gov/media/releases/2021/s-07082021.html
[13]https://www.washingtonpost.com/context/cdc-breakthrough-infections/94390e3a-5e45-44a5-ac40-2744e4e25f2e/
[14]https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.07.15.452504v1.full.pdf