今年8月，美国疾病控制与预防中心（CDC）报告称，传染性极强的德尔塔变种可能会降低辉瑞-BioNTech和Moderna的mRNA疫苗的有效性，从约91%降至66%。虽然德尔塔变种在美国绝大多数病例中仍占主导地位，但一些研究人员声称，拉姆达（Lambda）和缪（Mu）变种可能进一步削弱疫苗对有症状和无症状感染的保护作用。（然而，这些发现主要来自尚未经过同行评审的最新预印本研究。）
科罗拉多大学安舒茨医学院的药学科学家和结构生物学家Krishna Mallela说，目前尚不清楚现有疫苗配方何时将不再对某些变种有效。他研究过突变如何影响新冠疫苗和治疗方法。“目前，最终目标是[了解]针对野生型病毒开发的疫苗在应对下一个变种时还能起作用多久，”Mallela说。“换句话说：我们能否预测下一个变种？”
目前的疫苗仍然对重症和死亡提供相当大的保护，但其效益的缩减已引发了对加强针和其他控制传播措施的呼吁。一个完全抵抗疫苗的变种可能就在眼前：上个月，辉瑞公司首席执行官Albert Bourla表示，他正在为公司应对这种情况做准备。
要理解我们是如何走到这一步的（以及接下来会发生什么），重要的是要考虑病毒是如何进化的。
变种是如何出现的
SARS-CoV-2病毒的随机突变相当频繁：大约每11到15天发生一次。它们可能发生是出于多种原因，包括RNA复制中的偶然错误。
就像人类的某些古老特征，例如直立行走和对生拇指，被传给了今天的大多数人口一样，病毒会进化出有利于其生存的特征——这个过程被称为自然选择。虽然大多数突变对病毒的整体结构影响不大，但那些罕见的、能增强病毒的突变可能会产生变种，这些变种可能会逃避疫苗或自然感染产生的抗体，以及单克隆抗体和恢复期血浆疗法产生的抗体。
不幸的是，这些拯救生命的工具也可能在变种的出现中发挥作用。科罗拉多大学安舒茨医学院的博士后研究员、Mallela最新文章的合著者Vaibhav Upadhyay说，在人们接受了有效性足够低的治疗和疫苗后，SARS-CoV-2会抓住机会在他们体内大量复制。他的最新文章。毕竟，闯入一个安全系统薄弱的房子要容易得多。
突变也可能使病毒更具传染性，尽管传染性、疾病严重程度和抗体逃逸之间的关系尚不清楚。例如，虽然β变种可能是迄今为止抵抗疫苗最强的变种，但德尔塔变种的传播能力可能远超原病毒。虽然密歇根州立大学的Guowei Wei等科学家已经预测了当前的感染率和抗体突破率，但尚不确定哪些变种会使人病情更严重。
“对于大多数突变，我们不了解它们将如何影响[病毒的毒性]，”数学和生物化学教授Wei说。本月早些时候，他发表了一份关于潜在疫苗抗性变种的广泛图谱的预印本研究。
为了更好地理解病毒的不确定未来，Wei和其他研究人员正在研究其基因组中突变发生的精确位置，特别是那些可能增强传染性和抗体逃逸能力的位点。突变通常出现在病毒的刺突蛋白受体结合域（通常称为RBD）上，这是大多数新冠疫苗和抗体疗法的目标。这是因为刺突蛋白是产生感染的关键工具：在人体细胞表面，病毒将其刺突蛋白与人类ACE2酶结合，“解锁”细胞以获得进入。这个过程首先发生在鼻腔和喉咙的细胞中。
但现在，正如Mallela及其同事在一篇新的Journal of Biological Chemistry论文中报道的那样，变种似乎正在调整蛋白质结构，以便更紧密地与ACE2结合并逃避中和抗体。
尽管存在许多未知数，但其他RNA病毒，如HIV和流感，比SARS-CoV-2变异速度更快。但考虑到目前缺乏高度有效的治疗方法以及疫苗效力的减弱，它的进化令人担忧。Mallela说：“这就像我们的免疫系统和病毒之间的一场猫捉老鼠的游戏。”
加强针及其他措施
根据美国疾病控制与预防中心（CDC）的最新数据，只有略高于一半的美国人口已完全接种疫苗。Wei说，在这一点上，病毒更容易感染那些尚未通过疫苗接种或从COVID-19中康复的人。
但在未来一年左右，如果更多人获得抗体，情况可能会发生变化。在这种情况下，抗体耐药性突变将驱动病毒进化。这意味着新推出的辉瑞加强针（尚未针对变种进行改良）可能不是一个永久的解决方案。
为了应对持续的突变，科学家们正在研究像mRNA疫苗的特定变种加强针以及新的多价疫苗——这些疫苗可以同时保护多种毒株（与母体病毒结构不同的变种）。但这些可能需要几年时间，并且在生产上具有高度挑战性。
亚单位疫苗可能提供更快的解决方案。虽然mRNA疫苗指示身体制造刺突蛋白的一部分，但亚单位疫苗通常含有病毒本身的纯化蛋白。这项技术过去的用途包括乙型肝炎疫苗。
生物技术公司Novavax已将其SARS-CoV-2刺突蛋白纳入其新的亚单位疫苗候选物中，该公司报告称，该疫苗在对付alpha等变种方面表现极其出色。据9月初宣布，该公司希望在2022年提供至少20亿剂疫苗。Mallela说：“人们正在努力想办法来应对这种病原体。但当我们不得不说服人们接种疫苗，而接种率只有50%左右时，这将是困难的。”
即使在人口接种率很高的情况下，降低传播仍然很重要，奥地利科技学院进化遗传学家Fyodor Kondrashov说。他7月份在《自然》杂志上发表的理论模型表明，即使在疫苗接种率相对较高的群体中，非药物干预措施（如在适当的情况下进行社交距离、戴口罩和取消集会）也可以帮助抑制变种的增长。
个人行为也很重要。例如，当某个社区在病例增加的情况下，不强制要求在杂货店戴口罩时，个人选择就可以防止他人感染，并同时消除有害突变。Kondrashov说：“现在我们了解了这种病毒的进化潜力，我认为关键是要让公众意识到，我们不仅在努力预防疾病和死亡，还在努力阻止它进化。”
更新：Guowei Wei的引述已作修改，以反映他指的是病毒的“毒性”（virility）。
