2021年3月，剛剛從寒冬中復蘇的美國馬里蘭州，又遭遇了新一輪的新冠疫情增長。對于在這里的美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）工作的傳染病專家Veronique Nussenblatt醫(yī)生來說，頭疼的不僅是再次上漲的新增病例曲線，還有面前的病人。
這名女性患者今年47歲，躺在病床上的她不時發(fā)出咳嗽聲，呼吸短促。新冠檢測結(jié)果表明，她的體內(nèi)有大量新冠病毒。但與周圍的其他新冠肺炎患者不同的是，這位病人并非近期才遭受感染：她的癥狀已經(jīng)持續(xù)了300多天，是已知遭受感染時間最長的新冠患者。近日，《科學》網(wǎng)站報道了這個罕見的案例，研究論文也已公開于預印本平臺（尚未經(jīng)同行評議）。在接近一年的時間內(nèi)，病毒在人體發(fā)生了哪些變化？從她身上，我們能找到怎樣的病毒演化線索？
一
2020年5月，Nussenblatt醫(yī)生就見過這位患者了。在那之前大約10天，病人出現(xiàn)了發(fā)燒、頭疼、咳嗽、鼻塞等癥狀。隨著癥狀的持續(xù)，她來到了NIH的臨床中心，診斷結(jié)果是新冠肺炎。而在查看了患者的既往病史后，Nussenblatt醫(yī)生意識到病人的情況有些特殊：她不僅是一位2型糖尿病患者，還是一位癌癥康復者。
3年前，患有彌漫性大B細胞淋巴瘤的她接受了CAR-T療法的治療，這種新興療法利用經(jīng)過改造的T細胞識別癌細胞表面的抗原，成功清除了她的淋巴瘤。美中不足的是，這種激進的療法也讓她的B細胞發(fā)育遭遇障礙。對于這類缺乏足夠B細胞的免疫低下人群，普通的感染也可能帶來更嚴重的威脅。
好在，這位新冠患者的病情沒有那么嚴重。經(jīng)過一個月的恢復期血漿和免疫球蛋白治療，患者出院了。不過她并沒有完全康復，還伴隨著低燒、間斷性咳嗽，并且需要輔助供氧。之后的幾個月，她定期接受新冠檢測，結(jié)果總是在陰性與弱陽性之間搖擺。由于癥狀較為輕微，因此從新冠檢測的結(jié)果來看，弱陽性更可能是由無法存活的病毒片段導致的。畢竟對大多數(shù)人來說，新冠病毒的RNA在感染幾個月后仍然有可能被檢測到，但活病毒在出現(xiàn)癥狀10天后一般就檢測不出來了。
就這樣，患者在陰性與陽性之間反復，癥狀也時有時無。直到今年3月，她的呼吸道癥狀明顯加重。她的C反應(yīng)蛋白水平上升，這種血漿中的急性蛋白在身體受到感染時大量出現(xiàn)；同時，新冠病毒載量也顯著增加。于是，她又一次因新冠肺炎住進了NIH的病房。
此時，瑞德西韋（remdesivir）已經(jīng)獲得FDA的批準，用于治療新冠肺炎。于是Nussenblatt醫(yī)生使用了10日療程的瑞德西韋，輔以高滴度的恢復期血漿治療。很快，患者的病情明顯好轉(zhuǎn)了。
二
這時，Nussenblatt醫(yī)生和同事無需再過度擔憂這位患者的安危，于是他們將重心轉(zhuǎn)移到了科學研究上。他們相信，在這位令他們困惑的患者體內(nèi)，一定隱藏著更多關(guān)于新冠病毒的線索。
首先要明確的是，患者是在冬季康復之后再次遭受了新冠病毒感染，還是說，她體內(nèi)的病毒一直存在、根本沒有被徹底清除？
要回答這個問題，對患者體內(nèi)病毒的基因測序必不可少。領(lǐng)導這項工作的是NIH的分子病毒學家Elodie Ghedin博士和計算生物學家Allison Roder博士。治療團隊仍然保留著患者首次就診時的病毒樣本，因此她們得以分別對去年5月及今年3月的病毒進行全基因組測序。結(jié)果顯示，時隔300多天的兩組病毒屬于同一株，也就是說，病毒從未離開過這位患者。
前面我們提到，新冠病毒在大多數(shù)患者體內(nèi)生存時間很有限。但這位患者屬于免疫低下人群，她自身的免疫系統(tǒng)不足以在初次感染時殺滅病毒。于是，低載量的病毒在體內(nèi)若隱若現(xiàn)，潛伏了10個月，直至再次暴發(fā)。
類似的情況此前也有過報道。去年12月，《新英格蘭醫(yī)學雜志》的一篇文章就報道了一位45歲的免疫低下者的病例，新冠病毒在他體內(nèi)存活了5個月，直至最終導致他死亡。而本文的這位患者更是攜帶新冠病毒超過300天，這也是已知感染新冠病毒時間最長的患者。
三
通過這位患者，我們看到的是新冠病毒在人體內(nèi)演化的情景。在接近1年的演化過程中，病毒經(jīng)歷了哪些突變？這些突變對病毒的特征、傳播能力產(chǎn)生了怎樣的影響？
通過病毒基因序列的對比，研究團隊發(fā)現(xiàn)了兩處有意思的基因缺失。其中一處位于編碼刺突蛋白的RNA上，導致刺突蛋白中特定的N端結(jié)構(gòu)域丟失。我們知道，刺突蛋白是新冠病毒用于與宿主細胞結(jié)合的位點，而N端結(jié)構(gòu)域的缺失使得一些特定抗體失效。免疫低下人群N端結(jié)構(gòu)域缺失的原因尚不明確，但之前，劍橋大學流行病學家Ravindra Gupta教授就在研究中發(fā)現(xiàn)，接受（富含抗體的）恢復期血漿治療的免疫低下宿主容易出現(xiàn)此類突變，因此對中和抗體的敏感性下降。而本文中患者的經(jīng)歷，為這一現(xiàn)象提供了新的證據(jù)。
在Gupta教授看來，這一現(xiàn)象提醒我們，對于免疫低下新冠患者的治療需要格外謹慎。例如，我們還不清楚，目前使用的單克隆抗體療法是否同樣會加速病毒在這類患者體內(nèi)的演化。因此，盡可能避免免疫低下人群遭受感染十分關(guān)鍵。這不僅是為了保護他們的生命安全，也是為了避免新型突變的誕生——Gupta教授之前就提出，首先在英國出現(xiàn)并成為全球主要毒株的新冠病毒阿爾法突變株，最初可能就是在免疫低下者體內(nèi)出現(xiàn)的。
對于NIH團隊來說，與刺突蛋白有關(guān)的突變固然重要，但他們更感興趣的是另一處與刺突蛋白無關(guān)的突變：497個核苷酸丟失，編碼輔助蛋白ORF7b和ORF8的區(qū)域被完全刪除。這是首次在免疫低下者體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)如此大規(guī)模的基因缺失。
盡管并非位于刺突蛋白上，但在病毒入侵人體的過程中，ORF8蛋白同樣起到重要作用。例如今年6月，中山大學團隊的一項研究就發(fā)現(xiàn)，ORF8蛋白能誘發(fā)免疫逃逸。而本文患者編碼ORF8蛋白基因的缺失，可能是自然選擇的結(jié)果：新冠病毒在入侵免疫低下的患者時，根本不需要ORF8蛋白來躲避免疫系統(tǒng)的攻擊；相反，缺少ORF8蛋白的病毒復制速度更快，在競爭中更有優(yōu)勢——這正是本文研究團隊在患者的病毒樣本中觀察到的趨勢。
這一現(xiàn)象也提醒我們：新冠病毒在一些免疫低下患者體內(nèi)的長期演化，還可能產(chǎn)生其他有利于病毒傳播的突變，因此慢性新冠肺炎患者體內(nèi)病毒的變化需要格外引起警惕。
四
但這顯然不是Nussenblatt醫(yī)生的這位患者需要擔心的問題，她漫長而波折的新冠故事還是迎來了令人欣慰的結(jié)局。今年3月接受了11天的住院治療后，她的肺功能得到改善，血液中C反應(yīng)蛋白明顯減少。最終，從首次就醫(yī)的那天算起，她遭受新冠病毒感染的時間定格在335天——自那時起，她的多次新冠檢測結(jié)果均為陰性，后遺癥也逐漸消退。
而對于Nussenblatt醫(yī)生和其他研究者來說，一條充滿吸引力的嶄新研究道路已經(jīng)鋪開。新冠病毒不斷突變帶來的威脅讓我們始終被籠罩在烏云之下，而從這類特殊患者身上尋覓的病毒演化線索，或許將讓我們撥云見日，找到理解、對抗病毒突變的方向。
題圖來源：123RF
參考資料：
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[4] The ORF8 protein of SARS-CoV-2 mediates immune evasion through down-regulating MHC-Ι。 PNAS （2021）； https：//doi.org/10.1073/pnas.2024202118