疫情正還在整治中等待收束，如今我們已經清楚，讓南京機場暫時“失守”的新冠病毒，名叫德爾塔(Delta)變種。

　　一天前(8月2日)，鄭州、海南等地接連發布公告，稱確認感染者感染的病毒為德爾塔變種。

　　三天前(7月31日)國家衛生健康委疾控局一級巡視員賀青華在國務院聯防聯控機制召開的新聞發布會現場，明確說明，德爾塔變異株具有病毒載量高、傳播能力強、傳播速度快，而且轉陰時間長等特點。

　　密集的信息在日常生活中連連襲來，全部圍繞著它——德爾塔變種。它是最初版新冠病毒的“雙胞胎”兄弟，帶著同樣的感染面具，卻擁有更強的“殺傷力”。

　　世界衛生組織(WHO)流行病學家Maria van Kerkhove這樣形容它，德爾塔變種的傳染力比2019年底首次出現的原始毒株高出約50%，迄今已有部分國家通報住院率上升，但值得慶幸的是尚未觀察到德爾塔變種導致更高死亡率。

　　德爾塔變種一出，眾多研究人員試圖破解它的感染密碼。最近，Nature給出了答案，科學家回答了三個問題，新冠病毒是如何感染人體的?為什么德爾塔變種會具備如此“駭人”的傳染力?最重要的是，未來，我們又該如何應對它。

　　德爾塔背后的秘密

　　變異毒株的產生是病毒自我復制過程中發生突變的結果。病毒一生中會不斷復制自己，期間經常會發生突變，產生變異毒株，復制越多，感染人數越多，發生突變的幾率和出現變異的數量越大。

　　一切的根由源自基因，德爾塔病毒由原始病毒基因突變而來，這些突變可能會影響病毒的“適應性”，即其繁殖和傳播的能力。

　　突變是隨即發生的，后續的效果也像“開盲盒”一樣充滿不確定性，有些突變削弱了病毒的毒性，有些突變不會產生多少影響，有些則使其毒性更加強大。

　　其實，德爾塔病毒是眾多突變中的一種，突變家族中還包含在英國占主導的阿爾法(Alpha)變體，以及首先在巴西占主導的伽馬(Gamma)變體。

　　突變并非冠狀病毒獨有，每個流感季節都會增加病毒適應性，這就是為什么某些流感病毒的突變可能比其他突變傳播得更廣泛。但一種突變成功出現并取代了另一個變種，并不一定意味著它一定更具傳染性或更致命，只能說，病毒的突變是為了讓自己更加具備適應性。

　　不過，德爾塔突變走上了更具傳染性的那條路。

　　據現有數據，德爾塔毒株對公共健康的威脅更大：傳播率比阿爾法變種高約 60%，阿爾法的傳播率比新冠病毒原始毒株高 50%，原因在于新冠病毒表面的蛋白結構發生的變化。

　　科學家認為，新冠病毒有一個豪華的“糖衣”，被稱為聚糖(Glycan)，它包裹著新冠病毒表面的標志性尖峰蛋白(Spike-protein，也稱S蛋白)。

　　許多病毒都有糖類覆蓋其外部蛋白質，它們像“披著羊皮的狼”一樣將病毒在人類免疫系統中偽裝。去年，海外的研究人員根據結構和基因數據，通過超級計算機逐個原子地渲染，創造了糖衣最詳細的可視化模型。

　　研究人員將模擬結果發布到Twitter上。一小時內，一位研究人員在評論中問道：從蛋白質頂部伸出來的裸露的、沒有涂層的環是什么?(下圖中紅圈標記部位)

　　

 

　　研究人員Rommie Amaro的Twitter內容，圖源：相關人Twitter

　　十分鐘后，德克薩斯大學奧斯汀分校的結構生物學家Jason McLellan回復說：未包被的環是受體結合域 (RBD)，是與人體細胞受體結合的三個尖峰部分之一。

　　受體結合域，顧名思義，病毒和人體內受體結合的區域，病毒進入人體后，首先會尋找人體內的受體，病毒蛋白和受體之間的關系類似“鎖”和“鑰匙”，二者結合配對后，感染過程隨即發生。

　　因此，受體結合域是病毒蛋白最先接觸人體細胞的地方，任何讓病毒更容易進入細胞內的變異都會讓它更具優勢。

　　

 

　　S蛋白的結構圖，可見受體結合域所在區域、聚糖包裹區域。蛋白共包含的三個區域：受體結合域，S1和S2區域，圖源：Nature

　　詳細結構解析的背后，隱藏著德爾塔病毒的秘密。

　　科學家們發現德爾塔具備關鍵的適應性，這些適應性可以幫助病毒以驚人的力量“捕捉”人體細胞，并在細胞中隱藏自己。當病毒離開細胞時，新冠病毒執行了一個關鍵的處理步驟——準備更多的感染顆粒，去感染更多的人類細胞，這是使該病毒能夠如此迅速傳播的原因。

　　倫敦帝國學院的病毒學家Wendy Barclay說：“這也是為什么它如此難以控制的原因之一。”

　　每個病毒顆粒的外表面都有24-40個雜亂無章的尖峰蛋白，這是病毒與人類細胞融合的關鍵。 對于其他類型的病毒(如流感)，外部融合蛋白是相對剛性的。然而，根據德國法蘭克福馬克斯·普朗克生物物理研究所的生物化學家Martin Beck和他的同事在2020年8月發表的論文記載，新冠病毒的尖峰是非常靈活的，在三個點上存在錨點(上圖中的I、II、III三個點位)。

　　這使得尖峰蛋白可以翻來覆去地搖擺和旋轉，這可能讓它們更容易觸碰人體細胞表面，并讓多個錨點與人體細胞結合。

　　

 

　　新冠病毒的計算機模擬結構，可以看出表面的尖峰蛋白的形態相當多變，這讓其與人體細胞結合的方式也更加多樣，圖源：Nature

　　Wendy Barclay說，目前還沒有其他冠狀病毒的類似實驗數據，但由于尖峰蛋白序列在進化上高度保守，可以假設這一特性是共享的——冠狀病毒共享同樣的模型。

　　新冠肺炎爆發的早期，研究人員曾證實新冠病毒尖峰蛋白的受體結合域附著在一種被稱為ACE2受體蛋白質上，該受體大量存在于人類咽喉和肺部細胞的外部，ACE2受體和受體結合域就是那對“鎖”和“鑰匙”。

　　ACE2受體也是嚴重急性呼吸系統綜合癥(非典型性肺炎，SARS)的主要結合點，但與SARS相比，新冠病毒與ACE2的結合強度要大2-4倍。

　　新冠病毒的變異往往在尖峰蛋白的S1亞基上發生突變，該亞基承載著受體結合域，負責與ACE2受體結合，其中，第二個尖峰亞單位S2，促使病毒與宿主細胞的膜融合。

　　目前，正在世界各地傳播的德爾塔變體在S1亞單位中發生了多個突變(包括受體結合域中的三個突變)，這些突變似乎提高了其與ACE2結合以及逃避免疫系統的能力。

　　德爾塔究竟是怎樣感染人體的?

　　經過突變，德爾塔擁有了更強的“穿透”和結合力，接下來，它開始大刀闊斧的進軍人體細胞。一旦病毒尖峰與ACE2受體結合，宿主細胞表面的其他蛋白質就會啟動一個過程，導致病毒和細胞膜的合并。

　　SARS病毒使用兩種宿主蛋白酶中的其中之一作為通道進入人體：TMPRSS2(發音為tempress two)或cathepsin L。TMPRSS2是更快的進入途徑，但SARS病毒經常通過內體(一個被脂質包圍的氣泡)進入，這一過程依賴cathepsin L蛋白酶，當病毒通過這種途徑進入細胞時，抗病毒蛋白可以捕獲它們。

　　與SARS不同，新冠病毒更“有效”地利用了TMPRSS2，TMPRSS2在呼吸道細胞外部大量存在，以此迫使病毒膜和細胞膜融合在一起。

　　隨后，病毒將其基因組直接射入細胞。根據Barclay等人4月份發表的工作報告，通過這種彈簧式的入侵方式，新冠病毒的感染速度比SARS更快，并可以免于被困于人內體。(邯鄲做小程序)