Mild还是Mad,Omicron毒株为何只引起“轻症”但儿童感染率激增?

2022-01-11 17:17 · 生物探索

Omicron主导的疫情在欧美世界一发不可收拾:多地出现了新增患者人数“井喷”现象,美国疫情大反弹,单日新增和Omicron累计病例皆打破历史记录。

本文转载自“深究科学”微信公众号。

2021年年底,Omicron猝不及防地闯进人类的生活并向全球蔓延。一开始我们对它产生恐慌,之后它主要引起轻症,又让我们放下了警惕。

新年伊始,Omicron主导的疫情在欧美世界一发不可收拾:多地出现了新增患者人数“井喷”现象,美国疫情大反弹,单日新增和Omicron累计病例皆打破历史记录,欧洲已报告了累积超过1亿的新冠确诊病例,占全球所有感染病例的三分之一以上。

西湖大学智能生物医学技术中心助理研究员丁璇,他将分享:尿液中的“健康码”----尿液在诊断和研究新冠轻重症方面的探索。

这可能与毒株Omicron的特殊性有关:其引发的轻症现象较以往毒株比较显著,使得安抚人心的舆论还有美政府的“躺平”行为“有法可依”。

然而,科学家阵营还在一线研究当前新冠病毒阵营之首Omicron,探索其感染机制、致病机理和它在新冠病毒家族中的位置,这对防控工作和疫苗研发工作都十分重要。

以下是关于Omicron“轻症”原因的最新研究。不过,该研究成果还在预印本的审议中。研究组测量的是样本小鼠肺部的病毒浓度,并用鼠的体重量化不同突变体毒株对身体器官的伤害。

感染Omicron的实验样品肺部的病毒,浓度比感染其他新冠突变体的啮齿动物至少低十倍。可见与以前的新冠突变体相比,Omicron在肺组织中的病毒载量较低。

同时,研究组还发现,Omicron样本组的动物体重基本不变,而其他组的动物体重迅速下降。

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a,b,仓鼠感染各种突变体后的平均体重变化;c,d,仓鼠感染Omicron库存1和库存2后的平均体重变化,显示平均体重变化

通常情况下,新冠病毒会造成严重的肺部感染并引发炎症性免疫反应,破坏细胞组织,导致瘢痕形成和人体缺氧。如果受感染的肺细胞较少,则可能意味着病情较轻。于是研究组还使用了一种称为类器官的微型肺模型,结果显示,Omicron在感染肺细胞方面较以往的突变体要少得多。

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a和b分别表示仓鼠感染各种突变体后,肺和鼻甲中的E亚基因组RNA(sgRNA)水平、N基因组RNA(gRNA)水平。红色条描绘了中位数。

此前有研究表明,新冠突变体利用一种名为TMPRSS2的蛋白质来融合细胞膜造成感染,而Omicron毒株不同,它更喜欢通过直接与细胞膜融合进入细胞,并不能很好地与TMPRSS2结合。于是TMPRSS2被当作观测差异的一个变量被引入。

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新冠病毒感染细胞(来源:Janet Iwasa,犹他大学)

结果显示,这种蛋白质在肺部和其他器官的许多细胞的表面呈突出形态(容易同新冠病毒结合),但在大多数鼻子和喉咙细胞的表面缺失,说明Omicron对肺部的破坏力较上呼吸道轻。

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仓鼠感染后第 4 天的组织病理学检查图像。a,存在与细支气管相关的间质炎症,斑片状实变的多灶区域。b,支气管上皮的中等功率代表性图像。上皮变性的特征是纤毛脱落、核极性丧失和进入气道,伴有下颌肺实质实变。

通过以上一系列的研究,研究者可以为病例症状的轻重差异提供一个相对有说服力的解释:Omicron不像上呼吸道中的细胞那样容易感染肺部深处的细胞。

研究者猜测,Omicron的传染性与麻疹相比有过之无不及,如果是因为病毒大部分盘踞于上呼吸道,经过呼吸从口鼻排出高浓度的病毒颗粒导致传染,那似乎一切都解释的通了。

Omicron流行期间,儿童感染率激增?对此研究者给予的解释是,理论上讲,因为幼儿的鼻腔相对较小,婴儿更是只通过鼻子呼吸,所以儿童的上呼吸道疾病往往比成人更严重。

因此我们需要关注儿童呼吸道健康,不过目前暂时没有数据表明这样的住院幼儿数量增加(出现喉气管支气管炎等症状则显示上呼吸道严重感染)。

有专业人士评论,11月下旬Omicron基因组的众多突变所引发的担忧尚未得到完全证实,但最初的警报提供了一个警示:病毒如何仅从其基因序列中感染生物体依旧是个谜。

参考资料:

[1]Kozlov M. Omicron's feeble attack on the lungs could make it less dangerous. Nature. 2022 Jan 5. doi: 10.1038/d41586-022-00007-8. Epub ahead of print. PMID: 34987210.

[2]Ledford H. How severe are Omicron infections? Nature. 2021 Dec;600(7890):577-578. doi: 10.1038/d41586-021-03794-8. PMID: 34934198.