北京新发疫情为强新冠病毒株D614G，感染力增强2.6倍，源自欧洲

作者：李雷，中科院生物学博士

进入6月，本来已经被逐步遏制的新冠疫情有了反复，6月11日，北京新增一例新冠肺炎确诊病例，而该病例近两周无外出史，次日，北京又新增六例新冠肺炎确诊病例，而接下来，北京的新增病例不断增多，再加上流行病学溯源以及核酸检测，将这次首发地追溯到了北京新发地菜市场，这不由得让人们回想起年初的武汉华南海鲜市场。很快北京启动了全面的防疫机制，丰台区甚至启动战时机制来严防死守，坚决防控疫情。

(6月11日起北京累计确诊新冠病例）

同时，疾控防疫部门也紧急开展了对这次新发新冠病毒进行了检测，了解了其详细信息，为我们对疫情的溯源工作提供了很好的参考。

一、新冠病毒进化上更接近欧洲流行病毒株

从北京公布的此次新冠病毒序列来看，这次新冠病毒株一共有三支，在进化关系上属于同一进化枝，这意味着这三支病毒株应该是同一个来源，不过病毒变异是需要时间，这也提醒我们，该病毒已经可能在北京本地进行了一定时间的传播。

（北京上传的新冠病毒序列提示这三者属于同一进化枝）

而这三者，从序列相似性角度和欧洲流行的病毒株更类似，如下图所示，是基于病毒基因变异绘制的进化树，红圈标注的是此次北京新冠病毒的序列，总体上属于流行于欧洲地区的病毒株（黄绿色表示欧洲分支），而非年初流行于全国范围的亚洲病毒进化分支（蓝色表示亚洲分支）。

（北京此次爆发新冠序列总体上和欧洲分支更加接近）

这提示我们，这次新冠病毒的来源，极有可能是从欧洲或者被欧洲分支相应病毒感染的区域输入，因此需要对此严防严控。

二、新冠病毒属于强传染性病毒株

从这次北京公布的新冠病毒序列中，最让人担心的是，此次新冠病毒序列，属于前期研究发现的强传染性病毒株“D614G”。所谓D614G指新冠病毒氨基酸序列的第614位由原来天冬氨酸(Asparagine,缩写为D)发生了变异，变成了甘氨酸（Glycine，缩写为G）。

下图是北京此次上传的新冠病毒序列变异性性，红框圏出的地方，恰好就是D614G。

（北京上传的此次新冠序列中的变异，红框标示为D614G）

那么，这个D614G很特殊吗？答案是的，因为这个变异被认为是一个具有强传染性的变异。

我们首先看一下该病毒株在流行病学上的特征。

（G614在全球的规模迅速扩大）

可以看到在2月之前的时候，全世界流行的病毒株主要是D614（橙色），但是从2月起，新的突变株G614（蓝色）开始快速增加，并且迅速成为了占世界主流的病毒株，这一情况在全世界各地都在上演。以至于到了4月的时候，全球的主要流行病毒株一半以上是G614病毒株了。

而G614之所以传染性这么强大，跟这个变异有很大关系。D614G发生在新冠病毒的S蛋白区域。也就是新冠病毒表面那些凸起的地方，也是新冠病毒命名中的“冠”的来源。这些凸起对于新冠病毒本身至关重要，它可以和我们细胞上的ACE2受体进行结合，使得我们的细胞将其当做正常物质而吞入，于是就发生了感染。因此，S蛋白对于新冠病毒来说就是一把开启细胞的钥匙。而这个D614G的变异，恰好造成了S蛋白结构发生了一些变化。

如上图所示，D614G导致了病毒核心S蛋白的构象发生了改变。原本和相邻的T859之间的氢键作用力发生了改变，而这种改变，到底有没有影响到病毒的性质呢？研究人员认为这种改变可能有两种影响

使得病毒两个亚基S1\S2之间的相互作用减弱，使其更容易和细胞发生融合，从而传染性增强。增加ADE效应，所谓ADE效应,是指“抗体依赖增强症”(antibody-dependent enhancement)。一般情况下，我们感染了病原体后会获得特异性免疫，且生成记忆细胞，这样下次感染的时候免疫就会迅速激活从而发挥作用。但是有的时候，这种特异性免疫反而是有害的，那就是如果病原体发生了变异再次入侵，机体没有辨别清楚只是产生之前的免疫，而这种免疫事实上对于变异后的病原体是无效或者有限的。但是，机体认为自己已经进行了免疫并阻断了这个变异病原体，所以不再去应对新病原体。结果就是感染后的人，会比没有抗体的人，症状更严重。结合SARS病毒的研究，研究人员推测这种变异可能会导致ADE效应增加。事实上，对于D614G的感染能力变强，已经有多个相应的实验证据来佐证了。

来自佛罗里达州Scripps Research Institute的研究人员用新冠病毒关键蛋白S蛋白构建了D614和G614的伪病毒并用来感染人肾上皮细胞系293T，然后检测感染后细胞中的荧光变化，发现变异后的G614感染细胞能力明显提高，如下图中的所示，G614感染细胞能力要高出D614一个数量级[3]。

无独有偶，来自纽约基因组研究中心Neville E. Sanjana团队采取类似的策略构建了包含D614G在内的新冠S蛋白伪病毒，然后用其来感染三种人体细胞，分别是肺细胞（A549）、肝脏细胞（Huh7.5）和结肠细胞（Caco-2），然后用流失细胞计数来检测感染后的荧光强度[4]。

结果发现D614G变异在三种细胞系中均提高了伪病毒感染细胞的能力，起提升比例高达2.4-7.7倍，尤其是在肝脏细胞中，这种变异后感染能力提升最为明显。

不仅仅是细胞研究层面，事实上，在现实群体检测中，也观察到了类似的情况，G614患者体内的病毒量要高于D614患者体内的病毒。

（说明，上图是检测的循环要求，越低表明病毒载量越高，可以看到G614患者病毒载量更高）。

上述研究都佐证了一个事实：D614G属于感染性更强的病毒株。

而此次北京新发生的疫情中病毒株恰好也是D614G，这无疑增加了我们防控疫情的难度，因此在经过相对两个月的平静期后，对于广大已经放松的居民来说，必须重新提高警惕来应对这次新冠疫情，因为国外的无数现实已经证实了这个新病毒株来势汹汹，传染性强，我们必须严防死守，才能将其扑灭。

参考文献：

1 Sanche S, Lin Y T, Xu C, et al. High Contagiousness and Rapid Spread of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2[J]. Emerging Infectious Diseases, 2020, 26(7).

2 Spike mutation pipeline reveals the emergence of a more transmissible form of SARS-CoV-2

3 Lizhou Zhang et.al,The D614G mutation in the SARS-CoV-2 spike protein reduces S1 shedding and increases infectivity

4 Zharko Daniloski et.al,The D614G mutation in SARS-CoV-2 Spike increases transduction of multiple human cell types