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2021-05-15冠狀病毒變變變：棘蛋白變異會影響抗體與疫苗效力嗎？
473 期
Author 作者
編譯｜劉姿婷
COVID-19疫情席捲全球，截至2021年5月初，已感染全球超過1.5億的人，迄今造成超過3百萬人死亡。免疫系統是生物體面對病原菌入侵的防禦機制，而免疫力低下者，其免疫系統將無法完全消滅病毒。哈佛醫學院的一項最新研究指出，長時間感染免疫功能受損的患者，將可能使病毒有機會演化，產生更能夠逃避免疫系統的變異。
此研究於今（2021）年3月發表在期刊《細胞》（Cell），樣本源自一名曾受《新英格蘭醫學期刊》（The New England Journal of Medicine,NEJM）報導的案例。該名病患有自體免疫疾病，接受了免疫抑制劑治療，後來感染COVID-19並發展成慢性感染（感染時間超過5週）。團隊為了解冠狀病毒如何在免疫壓力下生存，適應免疫系統的攻擊，將該名個案身上分離出的突變病毒株與抗體做反應，並探討病毒蛋白和宿主免疫系統的交互作用。
目前COVID-19疫苗與抗病毒藥物的研發設計標的，主要針對病毒表面的棘蛋白（spike protein）。棘蛋白是病毒表面高度糖基化蛋白，每個棘蛋白具有S1與S2兩個功能次單位，S1包含與宿主細胞受體ACE2結合的受體結合區（receptor binding domain, RBD），S2負責調控病毒和宿主細胞膜的融合。免疫系統製造的中和抗體（neutralizingantibody）能識別棘蛋白的RBD和S1 N端上的非重疊區域，並且中和病毒使之失去活性。棘蛋白的突變，將影響抗體辨識病毒以及病毒進入宿主細胞的能力，也與藥物和疫苗的效力有關。
研究結果指出，該名患者分離出的病毒的棘蛋白上共有8處集中於RBD的突變。突變使得病毒能躲避COVID-19倖存者體內產生的血清抗體，以及實驗室製造用於臨床治療的抗體。但並非8處突變都有相同的效果，其中兩處突變，明顯讓病毒對抗體有較高的抗性。不過，在抗體親和力成熟（antibody affinity maturation）的實驗中，研究人員結合痊癒者隨著時間推進產生的多種抗體蛋白質，組成超級抗體，對於辨識與結合效果更好更緊密。該免疫低下患者感染中晚期發生的一處突變，可抵抗這種超級抗體，但超級抗體確實能中和（antibody neutralization）在其他於不同時間檢測到的病毒突變。
哈佛大學醫學院微生物學助理教授亞伯拉罕（Jonathan Abraham）在新聞稿中表示：「此研究顯示，關鍵的棘蛋白的結構變化，的確使病毒能夠避開抗體的中和反應。需要顧慮的是，棘蛋白變化隨著時間累積，針對棘蛋白研發的單株抗體和疫苗的長期有效性會受影響。」
雖然目前全球主要傳播的突變病毒（如D614G突變），尚未出現本案例中源自免疫低下患者身上病毒所發現的突變，但這些突變仍可能未來有機會在人群傳播。亞伯拉罕表示，此篇研究支持，應透過防疫措施和疫苗接種遏制病毒的傳播，以減少病毒突變的增長和傳播。其次，則需要著手針對冠狀病毒較少產生變異的部分，研發下一代疫苗和療法。
延伸閱讀
1. Sarah A. Clark, et al., SARS-CoV-2 evolution in an immunocompromised host reveals shared neutralization escape mechanisms,Cell, 2021.
2. How a mutated coronavirus evades immune system defenses, The Harvard Gazette,2021/3/16.