随着导致 COVID-19 的冠状病毒 SARS-CoV-2 在全球蔓延,许多观察家未能注意到 HIV 造成的数百万例疾病和死亡——HIV 是另一种在其历史中接近大流行状态的病毒。现在,一项新的研究表明,在荷兰发现了一种毒性更强、传播性更强的 HIV 变异株,该变异株显然已在荷兰传播数十年。幸运的是,该变异株的新突变均未使其对广泛使用的疗法产生耐药性。但这一发现可能为新冠疫情在未来几个月的发展走向提供警示:病毒的进化方向不一定是毒性减弱。
如果不加以治疗,感染新发现的 HIV 变异株的人血液中的病毒水平会高出三到五倍以上,这使得他们更具传染性。此外,他们的免疫系统恶化速度快两倍,这使他们有可能比感染其他类型 HIV 的人早几年发展成艾滋病。这些于本月发表在《科学》杂志上的研究结果表明,新发现的变异株携带 500 多个突变,这些突变散布在其基因组中——尽管尚不清楚这些突变如何使病毒导致更严重的疾病。
威廉·A·哈瑟尔廷是一位传染病研究员,他创立了哈佛大学的癌症和 HIV/艾滋病研究部门,现在是智库 ACCESS Health International 的主席。他曾广泛撰写文章,论述 SARS-CoV-2 呈现更危险形式的可能性。哈瑟尔廷与《大众科学》谈论了为什么一种已知近半个世纪的毒性更强的 HIV 变异株现在才受到关注,而新型冠状病毒却在几个月内催生了多种“值得关注的变异株”。
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[以下是经过编辑的采访文字记录。]
发现毒性更强的 HIV 变异株,对包括 SARS-CoV-2 在内的病毒如何进化,有何启示?
我们知道所有病毒都会适应。它们的适应方式很像我们使用人工智能来解决复杂问题:机器向某个事物投入大量随机组合,而效果最佳的组合就是生存下来的组合。
对于 HIV 病毒,[其进化] 是一个漫长而持久的过程,因为该病毒的传播性很差。平均而言,男性需要与女性发生 100 次性接触才能将其传染给女性,而女性需要与男性发生 200 次性接触才能将其传染给男性。这个过程是一个进化较慢的过程——不是因为病毒不发生变化,而是因为复制周期可能相当长。对于奥密克戎变异株,这些周期最多可能需要数小时或数天。病毒可以通过一个人简单地呼吸半小时前另一个人呼吸过的空气来传播。
在过去一年左右的时间里,SARS-CoV-2 已经产生了几个不同的“值得关注的变异株”。我们应该对病毒可能出现毒性更强的版本感到担忧吗?
首先,SARS-CoV-2 的毒性一直非常稳定——除了德尔塔变异株,它使您住院的可能性增加了一倍。德尔塔变异株是对我们的一个警告,表明该病毒可能变得更具传播性和毒性。我们目前尚不清楚有什么可以阻止该病毒变得像其近亲 SARS-CoV-1 一样致命。我们仍然不知道是一个还是多个基因变化使 SARS-CoV-1 比 SARS-CoV-2 毒性强得多。只要我们不清楚是什么决定了病毒的毒性,我们就不知道下一个变异株将来自哪个方向。因此,我一直告诉政策制定者要对有利的一面保持乐观,但要为不利的一面做好准备。
是否有些病毒比其他病毒更容易产生“值得关注的变异株”?
是的,RNA 病毒[如 HIV 和 SARS-CoV-2]通常比 DNA 病毒更容易出错[因此为进化提供更多机会]。您的细胞具有精密的机制来修复 DNA 中的错误,DNA 必须长期存在才能被遗传,而 RNA 是短暂的,在细胞生命中起着更短暂的作用。事实证明,SARS-CoV-2 具有一种校对酶,可以纠正错误,因此人们认为这将防止变异。他们错了。人们在低估这种病毒时犯的主要错误之一是低估了它发生变化的程度。
HIV 和 SARS-CoV-2 都是 RNA 病毒。驱动它们进化的因素是否有所不同?如果不同,又是如何不同的?
对病毒的选择压力是生存,就像对任何其他生物体一样。病毒想要做的是从一个人传播到另一个人——进入并出来。由于 HIV 的传播性很差,因此其最佳策略是进入并在那里停留很长时间,并依靠可预测的行为——性行为——来传播出去。
对于 SARS-CoV-2,病毒的存在依赖于再次感染前一年已被感染的人。我们正在与数百万年的生物进化作斗争,这种生物知道如何欺骗我们的免疫系统,并一次又一次地进入我们体内。我们看到病毒变异株正在做的一件事是传播速度越来越快。德尔塔变异株比阿尔法变异株更快。奥密克戎变异株比德尔塔变异株更快。而 BA.2 奥密克戎变异株比 BA.1 奥密克戎变异株更快。这种病毒有很多种突变方式来提高其传播性。这些突变是否会影响毒性尚不清楚。