新冠進化、超級毒株：實現群體免疫是一場與時間的賽跑

新冠自一年多前被發現以來，一直在變異，變異的速率基本上是每月1至2個堿基位點。新冠易變的根本原因，是因為它是一種RNA病毒（參加筆者的文章“曆史上20次大瘟疫的特點、新冠肺炎與氣候變化”）。不像雙鏈的DNA病毒，有極強的糾錯能力，新冠這類的RNA病毒因為是單鏈，複製時容易出錯，又沒有好的糾錯機製。新冠通過複製而感染人體細胞。也就是說，每次感染人體細胞，新冠都有變異的可能。新冠的RNA序列一般是2萬6千至3萬2千個核苷酸組成，多數情況下是2萬9千左右核苷酸。新冠的變異常常是隨機的，在整個序列上都有變異，有的區域多一些，有的區域相對保守而變異少一些。

 

並非所有新冠的變異對新冠本身都有利；有的變異可能因為傳染力不強而逐漸被人類的免疫能力消滅掉了。很多變異基本是中性的，不改變新冠的多少特性。然而，有的變異則對新冠的特性影響很大，比如傳染力顯著增強了。這類的變異就有利於新冠的生存和傳播，它們是新冠進化中的佼佼者，對人類健康不利。

 

最近兩個月來，新冠方麵令人關注的發展是在南非、英國、巴西和其他地方確認了新的變異毒株，這些毒株結合了多個突變並且具有不同的特征。筆者在一個半月之前曾寫過“在全球新冠進化樹上，看看英國的新冠變種到底有多可怕？”的文章，並認為英國的新冠變種的危害性在當時似乎被誇大了。現在的情況看，筆者之前還是太樂觀了。但從基因序列上看，從進化樹上看，新冠的變異，包括英國變種、巴西變種、南非變種，都似乎不屬於非正常的變異，都是累積性的變異。但是，這些變異使得變種病毒的傳染力增加了不少。

 

盡管數據仍在不斷湧現，但初步估計表明，英國毒株的傳染率比原始新冠毒株高40％至80％（也有報道說35%左右）。目前推測，英國毒株在兒童中的傳染率可能更高，但兒童因為不容易有感染症狀（參加筆者的之前的文章“為什麽兒童不容易感染上新冠病毒？”），而檢測得不多。其實，英國毒株的傳染率比原始新冠毒株高，也屬於正常現象。試想，如果新的變異株的傳染力不增強，新冠如何應對人類的各種圍追堵截、如何生存，何況這是經過至少13個月的變異？從生物進化的角度，很好理解為什麽新冠會變異、為什麽隻有傳染力強的毒株才能生存下來，雖然病毒不是嚴格意義上的生物。

 

目前，沒有證據表明新毒株會導致更高的病死率，雖然4天前有一篇醫學論文預印本網站「MedRxiv」的研究指出，英國毒株比原始毒株的致死率增加不少。這還需要進一步的更多的數據。

 

我們來看看，新的傳染力更強的毒株，對實現群體免疫有什麽影響。我們假設新毒株的傳染力增強了40%和80%的情況下，看看實現群體免疫的疫苗接種率會有什麽變化。筆者還是引用麥肯錫（McKinney & Company）谘詢公司所做的數學模擬的研究結果。這是筆者見到的唯一一家做的同類的研究報告。

上圖是筆者在“中國、美國、英國多少人接種疫苗，才能實現群體免疫？”一文中準備的圖。原研究沒有專門針對中國和滅活疫苗進行研究。彩色線是筆者利用麥肯錫的黑色三維圖，針對中國和滅活疫苗的解讀。根據這個模型：

 

（1）針對現有新冠病毒（其實這個很難定義，因為病毒一直在變異）或者所普通毒株，美國需要50%的12歲以上的人口接種保護力95%的mRNA疫苗，才能實現群體免疫；英國（其西歐國家類似）需要60%的12歲以上的人口接種同樣保護力的疫苗；中國需要61%的12歲以上的人口接種同樣保護力（95%）的疫苗。相對低效的滅活疫苗和腺病毒疫苗，無法使中國實現群體免疫（參見筆者之前的文章“無法實現群體免疫，才是滅活疫苗的最大隱患！”）。

 

（2）如果傳染力增加40%的變異毒株（比如英國毒株）成為優勢（dominant）毒株（在大部分地區代替了原來的毒株），那麽上麵的三維曲線圖就變成如下：

 

那麽，美國需要65%左右的12歲以上的人口接種保護力95%的mRNA疫苗，才能實現群體免疫；英國（其他歐盟國家類似）需要75%的12歲以上的人口接種同樣保護力的疫苗；中國需要76%的12歲以上的人口接種同樣保護力（95%）的疫苗。

 

 

（3）如果傳染力增加80%的變異毒株成為優勢毒株，那麽上麵的三維曲線圖就變成如下：

 

那麽，美國需要75%左右的12歲以上的人口接種保護力95%的mRNA疫苗，才能實現群體免疫；英國（其他歐盟國家類似）需要80%的12歲以上的人口接種同樣保護力的疫苗；中國需要81%的12歲以上的人口接種同樣保護力（95%）的疫苗。

 

很明顯，如果傳染力增加不少的變異毒株成為優勢毒株，

（1）必須得給更多的人群接種疫苗，但是將疫苗的接種率從70％增加到80％，比從60％增加到70％，困難很多；

（2）實現群體免疫的成本會增加，實現群體免疫的時間會推遲。

 

更嚴峻的是，變種病毒的傳染力的增加，會不同程度地降低過去幾個月開發的疫苗或抗體治療的功效。比如，英國的阿斯利康疫苗就對付不了南非變異毒株，輝瑞和莫德納的mRNA疫苗對付英國變異毒株的保護力也受一定影響。上麵三個曲線圖都是在疫苗保護力95%的前提下得出的。

 

如果傳染力增加80%的變種毒株成為優勢毒株，而現在市麵上保護力最高的mRNA疫苗針對新毒株的保護力降到75%，對12歲以上的人群進行100%疫苗接種，在任何國家也無法實現群體免疫。那將是人類更大的災難！

 

因此，盡快接種優質疫苗，使整個國家早日實現群體免疫，阻斷傳染力大大增加的變異毒株的傳播，減少病毒進一步變異的機會，杜絕超級毒株出現的可能，應該成為每個國家的國策！

 

實現群體免疫，是一場與時間的賽跑（a race against time）!

 

----------

作者簡介：植物學家，業餘寫寫遊記、散文、科普、時評。四川石棉縣人，蘭州大學學士，中科院成都生物所碩士，美因茨（Mainz）大學博士，密蘇裏植物園研究員。微信：gonggashan1.電郵：[e-mail]