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[含焦量10.0]Omicron与老鼠……到底又是啥恩怨？

拍老师 拍照稀烂的焦虑怪 2022-06-30
收录于合集
#变异毒株 95 个
#焦虑精华 103 个

大家好。

好不容易到周末了，咱放个大招吧。

上一集请见这里：[含焦量5.0]Omicron与艾滋病……到底是啥恩怨？

建议先读完上一集，

再接着品鉴这一集，

含焦量说不定会有叠加。


Here we go~



话说最近Omicron横空出世，
一身上下全是阴间突变，
把刚刚经历过Delta大爆发的南非直接干趴下，
欧洲、澳洲、南美、北美相继爆出输入病例，
非洲各国更是先后沦陷，
以色列、日本吓得直接封国，
甚至连香港都连续发现三例。
 
不管是相关领域各位顶尖巨咖，
还是咱广大吃瓜群众，
都在好奇一个问题。
这么一个奇葩货，
到底是怎么出来的？
 
正好这两天后台有朋友发来中疾控关于Omicron的解释，
一定要让咱点评一下……
 
——也就是红框框出来的部分：


妈耶……咱就是一个信息的搬运工，

啥时候膨胀到这种程度，

居然有资格点评中疾控病毒所了？
各位亲，以后可千万别提这种非分要求了
 
就这么说吧，
中疾控的老师们，
对Omicron出现的可能原因，
确实归纳得很准确，措辞也很严谨。
（而且根据现在所知的有限信息，他们提到的这三种情况，说不定都有份……）
其中第一种情况，
也就是免疫缺陷患者长期感染，
咱之前已经简单八卦过了，
今天咱就借着这个由头，
继续八卦中疾控提到的第二种情况——跨物种传播和回传。


照惯例，我们先看看Omicron（对比Delta）的刺突蛋白突变列表：


上一集里面咱提到，
为啥咱第一眼就觉着，
这货像是免疫缺陷者长期感染慢慢养出来的？
因为有一段人类RNA片段被病毒给抢走了（ins214EPE），
还因为有那么几个突变挺眼熟（比如刺突蛋白N440K和D796Y）~

但其实，咱话还没说完。
Omicron这一大长串的突变，
蹊跷之处还很多。
 
首先让我们掰手指数一数刺突蛋白突变和其他位置突变的比例呗，
一句话总结就是——极端失衡……

比如，咱先看看之前的几大VOC：

  • Delta刺突蛋白突变有10个，其他位置的突变有差不多20个；

  • Alpha刺突蛋白突变有9个，其他位置则有16个左右；

  • Beta稍微夸张一些，的刺突蛋白突变有7个，其他位置则有10个左右；

  •  Gamma更偏科，刺突蛋白突变有11个，其他位置也是11个左右。


而Omicron呢？

刺突蛋白突变32个，其他位置16个左右。
 
之前咱已经简单提过一嘴，
刺突蛋白是病毒和细胞受体直接结合的位置，
是首当其冲承受中和抗体免疫的关键点，
因此也经历了最大的选择压力。
刺突蛋白相对于其他位置的突变数量比例越大，
也就意味着该变异株在形成过程中受到的中和抗体免疫保护选择压越大。
（这也是为啥Gamma和Beta的刺突蛋白突变比例要比Alpha和Delta更高）

所以Omicron到底面对过什么样光怪陆离的中和抗体免疫保护选择压，
以至于出落成现在这样的变态模样？
（同理，咱还可以换个套路，去数一数同义突变和非同义突变的比例，用黑话来说就是dN/dS，结论也差不多）
 

然后，咱之前提到，
有那么几个刺突蛋白突变，
比如说D796Y之类的，
看着眼熟，像是长期感染病例身上经常出现的玩意儿。
但是吧，
眼熟的也就那么几个而已……
剩下的，全都不眼熟。
 
——具体来说，请品鉴：


↑上面是Omicron每一个具体突变位点，
在GISAID数据库的五百多万条测序记录中的出现次数和比例，
其中：

  • 红色代表属于常见突变（出现超过1万次）；

  • 黑色代表稍微不那么常见的突变（出现超过1千次）；

  • 蓝色则代表很不常见的突变（出现不足1千次）。


瞅瞅那漫山遍野的蓝色啊，夸不夸张？
所以，同样的问题不妨换个角度再问一遍：
到底是什么奇形怪状的选择压力，
把Omicron筛选成了这种奇葩造型？


还没完呢，
 
——咱重点看看这几个刺突蛋白S2区域的突变：


这几个突变，已经不光是“少见”两字可以形容……
就这么讲吧，
对于整个冠状病毒β属sarbecovirus亚属而言，
（或者翻译成人话就是新冠病毒、非典冠状病毒，外加一堆相近的蝙蝠和穿山甲冠状病毒）
以上6个位点全都是高度保守的。
（所谓高度保守就是几乎不突变的意思）
 
——具体有多保守呢，请品鉴：


↑ 以上是从2003年以来所有sarbecovirus亚属的冠状病毒，
在刺突蛋白S2区域764、796、856、954、969和981位点的突变情况。
（按比例down-sampled，并且只保留了一个新冠病毒做代表）

以上每一个圆点代表一个测序记录样本，
其中绿色圆点代表以上6个位点都没有发生突变（也就是所谓的高度保守），
可以看到，除了2013年冒出来一例L981I突变之外，
这么多年，对所有其他样本而言，
这6个S2位点都雷打不动。

直到Omicron出现，
一口气把这6个位点全都突变到亲妈不认。
 
——请品鉴：

所以，咱不禁第三次发出灵魂拷问：

这个神秘的选择压力到底是啥？

 
综合以上三点，
咱不难推论：

  • 光是靠免疫缺陷患者，恐怕还没法构成这种奇异的选择压；

  • 就算加上抗病毒药物、单抗和疫苗，似乎也不太够劲儿；

  • 而之前已经出现过的Sarbecovirus亚属易感动物（蝙蝠、穿山甲等），由于S2那六个高度保守位点的原因，也统统不太像~


所以到底是啥？



其实……其实已经有端倪了。
请见这里：[含焦量10+]白尾鹿与老鼠，跨物种传染的焦虑
 
话说，很早之前咱八卦过，
纽约下水道疑似发现了啮齿动物感染新冠病毒的RNA碎片，
显然，关注纽约下水道生物安全问题的热心人可不止咱们，
世界上还有其他朋友留意到了，
当初纽约废水中的神秘RNA片段，
跟如今的Omicron，
有着神秘的相似性~
 
——比如以下是前几天RIVM搞的某PPT截图：


翻译成人话：

  • 纽约下水道系列的WNY3毒株，有5个突变和Omicron相吻合/相类似；

  • 纽约下水道系列的WNY4毒株，有11个和Omicron相吻合/相类似。


顺便一提，由于技术限制，
WNY3和WNY4都只测序了刺突蛋白412到579之间的突变，
剩下的两万九千多个残基到底是啥造型，我们完全不知道。
所以RIVM所谓的5个突变或者11个突变吻合/相似，
其实只是160多个残基之间的比较而已~
 
总之，纽约下水道神秘毒株WNY3和WNY4，
它们的刺突蛋白412到579之间，长这样~

——请品鉴：


WNY3：K417T+N440E+K444T+N460K+E484A+F490Y+Q498H（或Q498Y）
WNY4：K417T+N439K+K444N+Y449R+L452Q（或L452R）+N460K+S477N+484DEL+F486V（或F486I）+S494T+G496V（或G496S）+Q498Y+N501S（或N501T）+G504D+Y505H+H519Q
 
——作为对比，Omicron的这一部分突变，长这样：

相同/相似的突变，咱已经贴心地标注出来了。
惊不惊喜意不意外？

如果各位觉得以上只是巧合的话，
不妨回头去查一查之前给出的Omicron各突变发生频率表，
就比如说E484A、G496S和H505Y这几个位点的频率吧。
 
咱已经查好了，不用谢。
分别是：

  • E484A：0.0179%；

  • G496S：0.0091%；

  • H505Y：0.0025%。


所以情况就是这个一个情况，
我们可能永远不知道纽约下水道跟南非豪登省有啥关联，
可能两者从头到尾都毫无关联，
但至少三种变异株可能面临过相似的选择压力，
这点应该讲得通吧。
 
 
纽约下水道神秘毒株的预印本原文见这里：
Tracking Cryptic SARS-CoV-2 Lineages Detected in NYCWastewater
Davida S. Smyth, Monica Trujillo, Devon A. Gregory, KristenCheung, Anna Gao, Maddie Graham, Yue Guan, Caitlyn Guldenpfennig, Irene Hoxie,Sherin Kannoly, Nanami Kubota, Terri D. Lyddon, Michelle Markman, ClaytonRushford, Kaung Myat San, Geena Sompanya, Fabrizio Spagnolo, Reinier Suarez,Emma Teixeiro, Mark Daniels, Marc C. Johnson, John J. Dennehy
medRxiv 2021.07.26.21261142; doi:https://doi.org/10.1101/2021.07.26.21261142
 

孤证不立，咱再走个例子好了。
 
——请品鉴：

虽然只是预印本，
但由巴斯德研究所巨咖Simon-Loriere老师出品，
基本就算盖过章了。

——简而言之，这篇预印本讲了这么一个情况：

Simon-Loriere老师他们想搞一个好使的小鼠模型，
以方便后续的动物攻毒试验用。
为了解决新冠病毒刺突蛋白和小鼠ACE2受体亲和度不高的问题，
以及小鼠感染新冠病毒后只有轻症的问题，
Simon-Loriere老师他们通过连续传代的方式，
开发出了一种可导致小鼠重症的全新适应性毒株。
那么他们搞出来这款名为“MACo3”的毒株，到底长啥样子呢？
 
——请品鉴：



Q493R+Q498R

——请再次对比Omicron品鉴：


咱照例回头查查出现频率呗~
分别是：

  • Q493R: 0.005%；

  • Q498R: 0.0021%。


哟，很凑巧嘛~


巴斯德研究所这篇小鼠连续传代试验的原文见这里：
A mouse-adapted SARS-CoV-2 strain replicating in standardlaboratory mice
Xavier Montagutelli, Matthieu Prot, Grégory Jouvion, LaurineLevillayer, Laurine Conquet, Edouard Reyes-Gomez, Flora Donati, Melanie Albert,Sylvie van der Werf, Jean Jaubert, Etienne Simon-Lorière
bioRxiv 2021.07.10.451880; doi: https://doi.org/10.1101/2021.07.10.451880
 

还没完呢，
咱手里例子应有尽有，
再放一个得了~
 
——请品鉴：

简而言之，爱荷华大学、京大和东大合作发的这篇预印本，
主要目的不是寻找突变，
而是研究某个可以用于重症治疗的靶点。
但上面咱已经提到过，小鼠们哪怕感染了病毒，
也基本只是轻症而已~
所以需要先把小鼠们搞成重症……
 
——他们的原话如下：

翻译成人话：
原本新冠病毒没法感染小鼠（因为小鼠ACE2受体不亲和），
但为了继续搞试验，可以用两种方案解决，
一是可以改用带人源ACE2的转基因小鼠（死贵）；
二是可以编辑新冠病毒刺突蛋白的Q498、P499和N501三个位点。
但靠以上两种方案搞出来的感染，
最多也就是轻症，
而老师们偏偏需要的是重症~
咋办呢？
还是笨办法吧，
连续传代走起来~
 
——连续传代的结果，请品鉴：


K417M+E484K+Q493R+Q498R+N501Y
 
熟悉的配方，熟悉的味道……

——请接着对比Omicron品鉴：



以上预印本的原文见这里：
Eicosanoid signaling as a therapeutic target in middle-agedmice with severe COVID-19
Lok-Yin Roy Wong, Jian Zheng, Kevin Wilhelmsen, Kun Li,Miguel E. Ortiz, Nicholas J. Schnicker, Alejandro A. Pezzulo, Peter J.Szachowicz, Klaus Klumpp, Fred Aswad, Justin Rebo, Shuh Narumiya, MakotoMurakami, David K. Meyerholz, Kristen Fortney, Paul B. McCray Jr., StanleyPerlman
bioRxiv 2021.04.20.440676; doi: https://doi.org/10.1101/2021.04.20.440676
 

最后，直接放个大招得了。
 
——请品鉴：
 ↑ 以上是病毒学大佬Robert Gary老师长期归纳总结出来的，
新冠病毒在人类传播、人传动物，以及动物连续传代过程中频繁出现的突变。
Omicron特有突变由蓝色表示，
其中跟老鼠相关的部分，咱已经贴心地框出来了：
 
K417N+N501Y+H655Y+N679K
 
——请继续对比Omicron：


惊不惊喜意不意外？
 
——打个总结吧：


虽然人类可以永远没法实锤Omicron到底是怎么冒出来的，
但中疾控病毒研究所的分析，
显然也不是无的放矢。
Omicron刺突蛋白RBD结构域的16个突变当中，有8个和鼠类相关；
FCS基序的3个突变里面还有两个和鼠类相关。

而跨宿主传播所引发的适应性演化，
刚好勉强可以解释Omicron所经历的神秘坎坷的选择压力，
特别是刺突蛋白面对的，来自中和抗体免疫保护的选择压力。
所以情况就是这么一个情况……
就问各位焦不焦虑吧~
 

顺便一提，
现状都已经焦虑成这样了，
还有一小撮媒体和吃瓜群众试图学习鸵鸟，把头埋进沙子里。
说啥毒力减弱？症状轻微？没有重症？
醒醒吧~
回头看看人家巴斯德研究所和爱荷华大学搞的连续传代试验，
人家筛选高毒力变异株，
最后都筛出了啥？
 
再想想以前那些免疫逃逸系专精的变异株啊，
Beta、Gamma、Lambda、Mu，
哪一个不是毒力残暴的货？
 
 
内容合作伙伴：
波士顿圆脸
三个老爸实验室

 

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