2021年9月,超60萬面白色小旗被插在華盛頓紀念碑周圍的綠地上,它們是對美國每個死於新冠肺炎者的哀悼與象征。為了拍攝、制作這張“時間切片”合成圖,攝影師花費了3天時間,耗時30個小時,在同一個位置拍攝數百張照片。
攝影:STEPHEN WILKES
免疫學家Andreakos和同事收到大量郵件,世界各地竟然至少有5000名志願者與空姐Kaoukaki的經歷相似。該團隊采集符合研究標准的20%人的唾液樣本,對基因的蛋白質編碼區進行掃描——他們發現一些突變,而這種突變在新冠重症和普通病例患者的基因序列中是缺失的。這或許是一些人之所以能抵抗新冠的原因所在。
“我們預計這是一個罕見的族群,”Andreakos說:“但也有先例。”
罕見的基因抗性先例
1996年,分子生物學家Stephen O'Brien和同事利用同種采集方法,對成百上千人的基因樣本進行分析,發現了一個罕見的基因突變,居然可使人體不受艾滋病(人類免疫缺陷病毒)侵害。
在南非盧西基西基(Lusikisiki),一名醫生在檢查一名憔悴的艾滋病患者。
攝影:GIDEON MENDEL
圖為艾滋病病毒正在感染T細胞,由於這種病毒能攻擊人體免疫系統中最重要的CD4+T細胞,使人喪失一切免疫功能。
供圖:NATIONAL INSTITUTES OF HEALTH (NIH)
大部分人有一種蛋白質受體,主要存在於某些免疫細胞(即趨化因子受體5——CCR5)表面。這種受體會讓艾滋病病毒與細胞結合,並進入細胞——簡單來說,艾滋病病毒與受體裡應外合才能完成對細胞的侵略——但O'Brien的團隊則發現,一些人出現突變,產生了一種有缺陷的受體,“裡應外合”無法滿足,特定人群也就無法感染艾滋。
細胞膜中的CCR5受體(黃色)渲染模型
圖源:Thomas Splettstoesser,www.scistyle.com
這種引起這種突變的基因名叫——德爾塔32,是少數人先天具有抵御艾滋病病毒的能力,它自雙親遺傳而來。而要產生這種抗性,一個人需要兩個德爾塔32突變的副本,從父母雙方各獲取一個;單個副本仍會讓病毒感染細胞,但可減緩患者病程。
據悉,歐美人從雙親身上遺傳這種德爾塔32突變基因的概率約為1/1000。該突變基因或許源於14世紀歐洲第一次大瘟疫時期得了黑死病又幸存下來的一部分人,並在此後的大瘟疫來襲時,繼續保護這些人的後代。
1347-1351年,鼠疫杆菌引發的黑死病是人類歷史上最具毀滅性的一次疫情爆發。這次疫情無情地抹掉了歐洲30-50%的人口。圖為捷克人骨教堂,用14世紀鼠疫爆發3萬名死者的頭骨作為裝飾。
攝影:CHARLIE HAMILTON JAMES
“艾滋病的德爾塔32突變是一個很好的例子,讓人們相信基因很重要,且基因抗性是有可能實現的。”分子生物學家Stephen O'Brien如是說。
再比如,全世界急性胃腸炎主要原因——諾如病毒,有些人身體中同樣出現突變的基因抗性,完全阻止諾如病毒入侵消化道細胞——這就像病毒進入細胞需要一個“通道”,而基因抗性的存在則讓“通道”根本不存在。
糞便中的諾如病毒顆粒
圖源:Graham Beards,Wikipedia
雖然針對病毒感染的基因抗性較為罕見,但這一現象仍引起了人們興趣:一些接觸新冠的人也有類似的抗性突變。科學家猜測,如果有些人反復接觸病毒,卻仍未被感染,那麼他們很有可能攜帶一種能夠抵抗病毒的抗性突變。
基因抗性能用來對付新冠嗎?
一個很有希望的方向是編碼人類ACE2受體的基因。新冠病毒必須與人體中的ACE2受體結合,才能進入並感染細胞;而改變受體及其表達的突變,可能會阻止病毒結合,從而防止感染。
ACE2蛋白(血管收縮素轉化酶2)的結構渲染圖,ACE2蛋白是新冠病毒侵入人體細胞的受體蛋白,它們與病毒結合後就相當為其敞開了細胞“大門”。
圖源:Emw,Wikipedia
到目前為止,ACE2是我們最好的選擇——洛克菲勒大學的遺傳學家、冠狀病毒病人類基因計劃的成員Jean-Laurent Casanova表示。基因變異允許ACE2正常工作,但破壞了與病毒的相互作用,“這將是很好的候選基因,”他說。
而除了ACE2受體外,有些人還可能擁有強大的免疫系統,能產生一種抗病毒蛋白,即I型幹擾素,限制病毒在人體細胞中復制。它們是人體的第一道防線,甚至在抗體與病毒對抗之前就出現了。
另一種假設是,在之前遇到冠狀病毒(就像導致普通感冒的那些病毒)時,人體形成了一種被稱為“記憶T細胞”的免疫細胞,它們有助於防止某些患者被新冠病毒感染。
人體中形成的T淋巴細胞電子顯微照片。某些殺傷性T細胞可告知受病毒感染的細胞進行自我破壞,以防止病毒傳播。
供圖:NATIONAL INSTITUTE OF ALLERGY AND INFECTIOUS DISEASES/NIH
電子顯微照片中顯示:從患者樣本中分離出的細胞(綠色),在嚴重感染新冠病毒(黃色)後,正在進行自我毀滅或凋亡。
供圖:NIAID
2020年,在疫苗推出前,一項研究發現,在接觸病毒卻沒有患上新冠的醫護人員體內,記憶T細胞更多。但記憶T細胞雖然可能為一些人很快清除病毒,但並不能保證這些人未來不會被感染。
洛克菲勒大學的Jean-Laurent Casanova表示,他們的研究正在試圖找到基因抗性的線索,也希望這些信息可用於開發新冠的治療方法,就像用於治療HIV感染的CCR5抑制劑。