奥密克戎为什么具有如此强大的传播力？

2021年11月，新冠病毒奥密克戎（omicron）变体在南非被发现。之后，这种毒株在几个月内迅速传播到100多个国家，造成全球感染人数激增。现阶段，导致上海20多万人感染的新冠毒株也是奥密克戎。
早期研究表明，奥密克戎与人体细胞膜融合的能力以及在肺部细胞复制的能力都不如德尔塔（delta），但是德尔塔在短时间内却几乎被奥密克戎完全取代。在已接种疫苗的人群中，奥密克戎也有很强的传染性。为什么这种毒株具有如此强大的传播能力？
在阐述机理之前，我们先来了解一下新冠病毒的结构。新冠病毒是一种单链RNA病毒，其遗传物质RNA被三种结构蛋白组成的外壳所包裹。外壳的最外层是刺突蛋白（S，Spike Protein）三聚体形成的花冠结构；刺突下面是由小包膜蛋白（E，Envelope Protein） 和膜蛋白（M，Membrane Protein）构成的病毒包膜。

新冠病毒结构示意图

这些蛋白除维持病毒结构外，还有促进感染与抵抗宿主免疫反应等功能。刺突蛋白可与宿主细胞表面的血管紧张素转化酶2(ACE2酶)结合，使病毒包膜和宿主细胞的膜融合以感染细胞。进入宿主细胞后，冠状病毒会造成细胞内膜的重组，并在特化的膜结构中进行复制与转录，产生新的病毒。
突变导致宿主细胞抗体识别能力减弱
与之前的新冠病毒相比，奥密克戎之所以更具传播性并且可以逃避免疫系统攻击，很大程度上归因于刺突蛋白的突变。经基因组对比发现，奥密克戎存在60多处突变，仅刺突蛋白的突变就有42处。

红色标注的是delta（左）和 omicron（右）的一些突变区域

刺突蛋白是新冠病毒与宿主细胞结合的关键。刺突蛋白以三聚体的形式结合，每个三聚体都有一个受体结合域，像一个张开的小“手”，抓住ACE2并将病毒锚定到宿主细胞上。2022年3月，一项发表在《分子细胞学杂志》（Molecular Cell）的研究发现，突变导致奥密克戎刺突蛋白的“手”形发生了变化，“手”不再张开，而是以“蜷缩”的姿态与受体结合，隐藏抗体识别的区域。使奥密克戎在入侵宿主细胞时，逃脱免疫系统的攻击。

冠状病毒表面的刺突蛋白三聚体（红色）

静电吸引力使刺突蛋白与受体结合能力增强
2022年2月上传到 bioRxiv预印平台的一项研究称，突变让奥密克戎刺突蛋白表面带有了更多的正电荷，而宿主的ACE2受体是带负电的。因此，两者产生了静电吸引力，使奥密克戎更容易吸附到ACE2受体上。相比之下，德尔塔的带电能力较弱。

蓝色表示带正电荷区域，红色表示带负电荷区域
奥密克戎对ACE2 的静电吸引力是德尔塔的3-5倍

奥密克戎入侵宿主细胞的途径改变

冠状病毒可以通过两种主要方式进入细胞。两种方式都是从与ACE2结合开始的。区别在于，刺突蛋白与ACE2结合后，有些病毒利用TMPRSS2 酶切割刺突蛋白，致使宿主细胞膜和病毒包膜融合，从而使病毒的遗传物质逃逸到细胞中。这也是之前所有新冠病毒进入宿主细胞的方式。
2022年2月1日，发表在《自然》（nature）上的一项研究表明，奥密克戎不能有效使用TMPRSS2途径，而是通过另外一种方式入侵细胞，即：在锚定ACE2受体后，病毒先被吞噬到宿主细胞内被称为内体的阁室中，然后利用组织蛋白酶L切割刺突蛋白，释放遗传物质。

冠状病毒进入宿主细胞的两种方式

表面看，奥密克戎与细胞膜的融合能力不如德尔塔等其他毒株。但过多融合有可能导致细胞溶解和死亡，使病毒无处复制。因此，奥密克戎感染细胞的方式似乎更利于病毒的复制。
突变让奥密克戎拥有了更强大的感染能力，但杀伤力为什么降低了？
一是奥密克戎在肺细胞中的复制能力较差，在肺部大量繁殖或造成损伤的能力较小，因此导致严重肺炎和呼吸困难的病例较少。
二是奥密克戎无法像其他新冠病毒变体一样将宿主的单个肺细胞融合成合胞体，进而引发严重的肺部疾病，因为这个过程依赖TMPRSS2酶的参与，而它与奥密克戎的结合能力较弱。

宿主细胞中的新冠病毒（绿色）

相反，奥密克戎在上呼吸道、鼻腔和咽部的复制速度更快。这就使宿主更具传染性。研究发现，奥密克戎在上呼吸道的增殖速度比德尔塔快70倍；奥密克戎的潜伏期也更短，感染奥密克戎的人通常在感染后三天内出现症状，平均而言，德尔塔为四天，早期变种为五天。
与其他新冠病毒不同的是，奥密克戎一般不会引起嗅觉或味觉丧失，而是表现出喉咙发痒、肌肉或身体疼痛、疲劳、头痛、发烧或发冷的症状。
虽然奥密克戎引发的症状较轻，但其具有超强的传播能力，加上不断出现的新型毒株，疫情依然不容小觑。
有关奥密克戎的研究还在继续，希望科学家能够早日攻克新冠，让我们尽早回归正常生活。
 图片来源：google

参考：https://www.sciencenews.org/article/covid-coronavirus-omicron-variant-mutation-infectioushttps://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.01.19.476898v1https://www.sciencenews.org/article/covid-19-coronavirus-hydroxychloroquine-no-evidence-treatmenthttps://www.nature.com/articles/d41586-022-00428-5https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.02.13.480261v1.full.pdf+html

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