一个微小的变化——仅仅一个突变——似乎增强了现代寨卡病毒攻击胎儿脑细胞的能力，助长了近期席卷美洲的涉及小头畸形（头围过小）的出生缺陷浪潮。该研究结果于周四发表在《科学》杂志上。
中国研究人员发现，在寨卡病毒于 2013 年首次在法属波利尼西亚爆发的几个月前，寨卡病毒的结构蛋白上发生了一个氨基酸的单次交换——从丝氨酸变为天冬酰胺。
该团队的研究结果可能开始回答寨卡病毒流行病中一个悬而未决的问题：为什么在过去几年疫情严重地区出现了寨卡病毒相关的小头畸形和其他脑部异常，但在 1947 年发现该病毒后的几十年里却没有出现？一种理论认为，寨卡病毒与小头畸形的关联以前没有被发现，是因为病例太少，无法看到这种联系。另一种主要理论是，现代病毒的某些东西发生了变化，使其能够比其祖先更有效地感染脑细胞。这项新的研究表明，后一种理论是正确的。“这是一项非常好的研究，它给出了一个基于科学的合理解释，”美国国立卫生研究院国家过敏和传染病研究所所长安东尼·福奇说。他补充说，如果其他小组能够复制这些结果，将进一步加强这些结果。
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病原体中的并非所有变化都具有重要意义。病毒在复制过程中不断突变，这使得识别功能上重要的变化变得困难。但中国研究小组对现代寨卡病毒和 2010 年从柬埔寨患者身上分离出的祖先毒株之间的差异进行了编目，然后使用计算机建模软件表明，一种称为 S139N 取代的单氨基酸突变可能很重要。
研究人员通过用不同实验室制造的寨卡病毒版本感染新生小鼠（其发育类似于人类胎儿）来测试这一想法。他们发现，带有 S139N 突变的病毒对动物的脑细胞造成了最大的损害。接下来，科学家们使用逆向遗传学证实了他们的发现——将单个替换突变 S139N 替换到其他完全相同的寨卡病毒中。该小组用两个版本的寨卡病毒感染了新生小鼠，发现不含 S139N 的版本对动物的危害较小。他们还在实验室中的人类神经干细胞中重复了一些测试，并注意到现代寨卡病毒比祖先毒株杀死了更多的细胞。
S139N 突变如何增强寨卡病毒感染脑细胞的能力仍然未知。由于该突变位于有助于形成病毒结构的蛋白质内，因此它可能与结合有关——也许允许病毒以更大的亲和力与细胞结合，福奇说。
即使有了这项新发现，中国研究人员仍然承认他们的研究可能不是寨卡病毒相关小头畸形的原因的最终结论。他们发现 S139N 交换导致了最严重的临床结果，但他们也注意到其他没有这种突变的现代寨卡病毒株（一些发生在野生环境中，另一些是实验室制造的）也可能导致小鼠轻度小头畸形和其他细胞损伤。“除了宿主因素[例如受影响社区对病毒的低免疫力]外，肯定还有其他一些未知的病毒蛋白或氨基酸可能会单独或协同地导致小头畸形的复杂发病机制，”北京微生物流行病研究所病毒学系主任兼主要作者秦成峰说。
“我们的研究确定了一个与严重小头畸形相关的独特遗传决定因素，”秦补充说。这项工作可能对寨卡病毒的控制也有其他影响。秦说，后续用于测试疫苗或抗病毒药物疗效的实验应使用带有 S139N 突变的现代毒株。秦还警告说：任何未来包含活但减弱的病毒形式的寨卡病毒疫苗——如目前在美国国立卫生研究院正在开发的一种——都不应包含这种有害突变，即使该病毒已减毒（改变以变得毒性较小）。* 美国国立卫生研究院表示，其候选疫苗（包含 S139N 突变）在早期的猴子测试中并未损害脑组织。领导这些实验的美国国立卫生研究院高级副科学家斯蒂芬·怀特黑德说，新的研究结果（涉及将病毒注射到大脑的小鼠）可能无法反映灵长类动物对通过皮肤注射的病毒的反应。
尽管如此，去除潜在的问题性突变是福奇说可能值得考虑的事情。“如果你有一种带有神经营养性（与神经系统相关）突变的东西，并且正在制造一种活减毒疫苗，”他解释说，“删除该突变并且不在那里进行突变是有道理的。”
*编者注（2017 年 9 月 28 日）：此句子在发布后进行了编辑。原文错误地指出，这种活病毒疫苗正在南美进行第一阶段试验，由美国国立卫生研究院进行测试。