COVID的弱点可能指导疫苗的发展

经过三年的感染、封锁和疫苗接种，我们对导致covid -19的SARS-CoV-2病毒有了很多了解，但我们并不是什么都知道。比如，为什么有些变种比其他变种弱?为什么欧米克隆变异传播得如此之快，却使人们的患病程度更低?新的病毒突变是使我们面临新的风险，还是使我们更接近大流行的结束?是否有更有效的疫苗有待开发?

由一个国际研究团队领导的波士顿大学的一项新研究可能会提供一些答案。在网上发表的一篇论文中自然，他们确定了帮助omicron躲避先前免疫的突变，并表明先前未预测到的突变病毒一种被称为nsp6的蛋白质可能是这种变体致病潜力较低或致病性较低的关键因素。

去年10月，一份包含该论文一些早期结果的草案曾登上国际头条，当时一系列虚假报道曲解了该论文的发现。但是这项研究的资深作者，波士顿大学病毒学家Mohsan Saeed说，他们的研究可能会产生重大的积极影响，可能有助于为疫苗和治疗提供新的靶点。

BU Chobanian & Avedisian医学院生物化学助理教授Saeed说:“这是一项重要的工作，表明刺突蛋白对omicron的低致病性的贡献很小，而另一种蛋白质NSP6的突变起着至关重要的作用。”“这为我们未来的疫苗和治疗提供了一个令人兴奋的新概念——如果我们知道如何削弱病毒，我们就能更好地对抗它。”

这篇论文也将出版，由来自波士顿大学和克利夫兰诊所佛罗里达研究与创新中心、洛约拉大学、布里格姆和妇女医院(BWH)、哈佛医学院(HMS)、威斯康星大学麦迪逊分校以及德国Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg和Johannes Gutenberg-Universität Mainz的研究人员共同撰写。该研究的合著者之一、英国皇家医院医生、英国皇家医学院医学副教授乔纳森·李(Jonathan Li)说，虽然很多研究都集中在SARS-CoV-2的刺突蛋白上，但对其其余基因组知之甚少。

“病毒基因组的非尖刺部分一直未得到充分研究。像这样的研究正在帮助我们了解病毒基因组的哪些部分影响发病机制，这是我们仍然不知道的，”李说，他指出，例如，尚不清楚为什么omicron BA.5亚变体轻易地击败BA.4版本——尽管这两个变体共享相同的spike序列。

“赛义德博士的研究向我们展示了不同SARS-CoV-2基因片段对疾病严重程度的相对影响。这种类型的研究不仅有可能预测哪些变异可能导致新的感染浪潮，还可以确定针对COVID-19的新疗法的靶点。”

买卖的弱点

赛义德的实验室自疫情爆发以来一直在研究SARS-CoV-2，研究了从美国一名患者身上发现的第一个冠状病毒毒株，即华盛顿或野生型分离物。当欧米克隆变种在2021年底出现时，很快就发现它的传播速度比以前的变种更快。然而，欧米克隆也更弱，或者说是减弱——不那么致命。赛义德想知道原因。

“它引起的疾病相对不那么严重，”赛义德说。“omicron有什么特别之处，能造成较轻微的疾病?”这就是这个项目开始的原因——我们想要调查这个问题。”

在波士顿大学国家新发传染病实验室(NEIDL)的一个安全实验室里，研究人员首先研究了病毒的刺突蛋白，这是一种帮助SARS-CoV-2入侵细胞并开始感染的分子，大多数疫苗也采用了这种分子。研究人员之所以关注这个刺突，原因之一是科学家们已经确定，它是奥米克隆病毒和原始病毒之间的主要区别:大多数突变都集中在这个蛋白质上。

NEIDL的研究员赛义德说:“我们做的第一个实验是将欧米克隆的尖刺放入野生型病毒中。”这就产生了一种嵌合重组病毒——一种含有不同病毒基因片段的改良病毒——他们称之为Omi-S，这是原始病毒的一种版本，含有omicron蛋白。“思维过程如果spike是导致omicron衰减的原因，那么Omi-S和omicron病毒应该会引起类似的轻微疾病。”

他补充说，在某些方面，大自然为我们指明了前进的道路。

赛义德说:“Omicron引起的疾病相对较轻，大自然已经告诉我们如何削弱病毒，如何使病毒变弱。”让病毒变弱一直被科学家们用来对抗致命疾病，从小儿麻痹症到黄热病——早在19世纪，路易斯·巴斯德就在用较弱的病毒版本试验减毒活疫苗。“我们可以向大自然学习。如果我们能解开或解码大自然的路径，就能帮助我们制造疫苗。”

功能恢复、死亡率:已解释

与巴斯德时代不同，今天的研究人员要修改任何病毒都必须遵循非常严格的协议。如果他们发现任何病毒变得更强而不是更弱的迹象——也就是所谓的功能增强——他们就被要求暂停研究并根除病毒，以避免更危险的病毒传播给公众的可能性。

“该领域的传统是，如果你要生成嵌合病毒，你必须将它与骨干病毒进行比较。在我们的情况下，那就是华盛顿孤立。”“可以这样想:在大约30种蛋白质中，有一种来自omicron，其他所有蛋白质都来自华盛顿分离物。”

在这种情况下，嵌合病毒被减弱，并在整个研究过程中保持这种状态。当研究人员在培养皿中培养的细胞中比较omicron、Washington和Omi-S时，Saeed说:“我们发现嵌合病毒比野生型病毒更弱。”

但它仍然不像omicron那么弱，这表明不仅仅是尖峰导致了该变体相对缺乏致病性。

赛义德说:“我们发现，这种刺突对omicron的致病能力贡献很小。”

他们还在生物工程动物模型中测试了这三种病毒变体——改造成更容易感染疾病的老鼠——发现了同样的模式。

最初的病毒杀死了100%的受感染小鼠，欧米- s的死亡率为80%，所有小鼠都在与欧米克隆的接触中幸存下来。当赛义德的研究团队最初以草稿形式发布这些结果时，它们引发了一些混乱，一些主要是右翼的媒体错误地认为，这些百分比意味着病毒在人类中具有相同的死亡率或致死率。saeed说，事实并非如此——这是他和他的合著者在最后一篇论文中澄清的一点。

事实上，在研究中使用的小鼠被设计成对病毒高度敏感，因此研究人员可以更快速有效地检测其致病潜力。例如，当感染原始的华盛顿病毒株时，这些小鼠100%死亡，但人类的疾病结果却有很大不同。据估计，感染原始病毒的患者中只有不到5%的人因此死亡。

这种病毒的Omi-S版本不仅对小鼠的致死率低于COVID首次袭击美国时在人与人之间传播的病毒类型，而且对啮齿动物的致死率也很低，因为它们经过生物工程改造后更容易感染这种病毒。

“这些人工工程小鼠和人类之间的疾病表现和结果存在巨大差异，”Saeed说，他的团队在NEIDL生物安全3级设施的生物安全柜中完成了所有工作。(为了进入他们的实验室，完全接种疫苗的研究人员必须穿过一系列房间和互锁的门，穿上多层防护装备，包括类似宇航员的服装和兜帽。)

一种研究较少的蛋白质

在确定了刺突蛋白不是稀释欧米克隆效力的唯一因素后，赛义德和研究团队开始寻找其他可能的原因。他们最终发现了一种不同的蛋白质:非结构蛋白6 (NSP6)。

除了刺突蛋白，SARS-CoV-2还由一堆其他分子组成，这些分子帮助它完成了“肮脏的工作”。至少有四种(包括尖刺)是结构蛋白，当病毒颗粒从容器中出来时形成受感染的细胞．另外16种是非结构性的——它们帮助病毒复制，在被感染的细胞中创造病毒复制自身所需的环境。其中一个非结构蛋白是NSP6。赛义德说，它的工作是“促进被感染细胞中某些膜泡的形成，这些膜泡是病毒基因组扩增的工厂。”

当他们使用一种嵌合病毒重复他们的实验时，将omicron的NSP6蛋白添加到Omi-S中，“我们观察到病毒复制的强烈下降，感染动力学模仿了细胞培养中的omicron，”根据论文。Omi-S + NSP6病毒较弱。与Omi-S相比，感染小鼠肺部的支气管感染也有所减少。

“几个月来，该领域一直关注尖峰对驱动欧微米衰减的影响。这项研究是独特的，因为它首次确定了另一种SARS-CoV-2蛋白质NSP6，除了刺突外，它还有助于omicron的减弱，”该研究的合著者、波士顿大学乔巴尼安和阿维迪西安医学院微生物学助理教授弗洛里安·杜姆说。“虽然spike在定义欧微米衰减方面仍然很重要，但在其他更多未得到充分研究的SARS-CoV-2蛋白质中也发生了很多事情，而这项研究首次指出了这一点。”

赛义德说，NSP6蛋白也与炎症有关。

赛义德说:“当人们感染SARS-CoV-2时，肺部会出现炎症，导致肺炎和急性呼吸窘迫综合征。“NSP6似乎在其中发挥了作用。我认为我们的研究将真正为研究NSP6提供动力，看看它在病毒复制和随后的肺部疾病中还有什么其他功能——它不是被大量研究的蛋白质之一。”

了解SARS-CoV-2，然后降低它的威胁

研究团队很快将开始进一步研究NSP6，但他们表示，最新的发现令人兴奋，因为它们开辟了一条消灭COVID的新途径。据Douam说，了解变异之间的微小遗传差异对于提供病毒如何致病的新见解至关重要。

他说:“通过交换两种具有不同毒性的变体之间的遗传特征，研究人员可以确定与SARS-CoV-2致病潜力有关的关键成分。”“这项研究至关重要，不仅因为它告诉了我们调节病毒毒性的病毒元素是什么，而且它还强调了这些病毒元素作为重要药物靶标的潜力——最终扩大了扭转大流行的工具箱。”

赛义德最近是丹娜-法伯癌症研究所领导的一项研究的合著者，该研究发现了一种新的受体诱饵药物，可以中和SARS-CoV-2，他说，像他这样的研究可以帮助科学家“针对特定蛋白质开发抗病毒药物”。

大流行控制工具

那些科学界之外一直在关注这项研究进展的人可能会想，为什么最终版本——有不同的摘要或摘要，以及额外的数据——不是引发全球关注的早期草案的直接副本，只是用点I和叉T来表示。

主要原因是:学术对科学之旅的开放。作为一部分自然的发表过程中，研究团队发布了一份早期的、正在进行中的研究结果bioRxiv这是一个在线的草稿(官方称为预印本生物学文章)档案。研究人员使用它来公开他们的工作，分享最初的发现，并在同行评审前接受改进最终论文的建议。

这有点像建筑师向你展示他们的第一个扩建或新厨房的计划;它让你对项目有一个大致的了解，但不是所有最终的细节和改进。作为现代科学进程的常规组成部分，发表预印本对促进开放获取很有好处，但通常意味着——就像从厨房草图到最终设计的旅程一样——发表的文章比早期的草稿有了进步。

那篇预印本论文写于2022年3月，只分享了整体研究结果的一部分——团队对癌症的研究峰值蛋白质．关于NSP6的重要工作部分是在同行科学家的鼓励下完成的，在最初的论文写完之后完成;它被添加到原始材料中——几个月后仍保留在最后的论文中。

赛义德实验室的博士后研究员陈大元(Da-Yuan Chen)说:“从进化的意义上讲，特别是在病毒复制的超快速度中，每个基因组突变都意味着一些东西，并且可能是揭示感染和疾病发展中另一个重要现象的暗示。”陈大元是该研究的主要作者自然纸。“渐渐地，我们对这种病毒了解得越多，我们就会得到更多正确的信息。然后，将有更多的切入点、药物和策略，我们可以考虑作为疾病治疗和大流行控制的工具。”

尽管对该团队初步发现的不准确报道引发了愤怒，但赛义德希望他们的科学力量将比虚假标题更持久。

“我认为我们的科学质量更持久，”他说。“我们的发现很重要。这将在该领域产生影响，我认为科学界将会欣赏这项工作。”