議題背景:

Delta變種病毒已經快速地成為全球許多國家最主要傳播的COVID-19病毒株,過去幾周,許多研究已經能更清楚解釋Delta變種病毒,究竟和它的類似病毒有哪些不同,以及它廣泛傳播的機制。台灣科技媒體中心整理並摘譯五篇《自然》(Nature)期刊探討Delta變種病毒與疫苗效力的文章,供大家參考。

本文編譯自科學期刊文章,完整文章來源:

  1. Callaway, Ewen. "Delta coronavirus variant: scientists brace for impact." Nature.
  2. Callaway, Ewen. "The mutation that helps Delta spread like wildfire." Nature7873 (2021): 472-473.
  3. Sanderson, Katharine. "COVID vaccines protect against Delta, but their effectiveness wanes." Nature (2021).
  4. Subbaraman, Nidhi. "How do vaccinated people spread Delta? What the science says." Nature7872 (2021): 327-328.
  5. Mallapaty, Smriti. "Delta’s rise is fuelled by rampant spread from people who feel fine." Nature (2021).
文章摘要:

一、Delta新冠變種病毒:科學家準備迎接衝擊

高傳染力的Delta變種病毒在英國迅速增加病例數,引發歐美非三洲的各國高度關注。其他國家觀察到Delta在英國以驚人的速度傳播後,都努力為可能的影響做好準備。擁有大量疫苗的歐洲和北美各國,希望施打疫苗能夠壓制Delta疫情激增的速度。但在沒有儲備大量疫苗的國家,特別是在非洲,有些科學家擔心Delta變種病毒可能是具毀滅性的。

從各國搜集的數據來看,英國公共衛生署(PHE)在六月的報告提到,打一劑疫苗能降低75%Delta患者的住院率,完全接種兩劑可降低94%患者住院的機率[1]。

在美國也因爲Delta的傳播,疫情呈現上升趨勢。美國加州的生物科技公司海利克斯(Helix)分析發現,由於Delta變種病毒引起的確診比例激增,甚至使得Alpha變種病毒的確診比例在短短10週內從5月的67%下降至不到3.0%。且相比Alpha的感染,Delta的感染會有較高的平均病毒量,研究推測Delta可能在感染初期能更快速的增加病毒量。數據顯示,在完全疫苗接種率不到30%的郡(counties),Delta的傳播速度更快[2]。

二、讓Delta變種病毒如火如荼傳播的關鍵性突變

許多研究已經強調,Delta變種病毒中的一個胺基酸改變,可能造成它的迅速傳播。流行病學的研究顯示,比起2020年末在英國發現的Alpha變種病毒,Delta變種病毒的傳播性至少高40%。

德州加維斯敦醫院分部(Texas Medical Branch at Galveston)病毒學家史佩勇(Pei-Yong Shi)的團隊與其他研究小組,已經鎖定了在病毒中負責辨認和侵入細胞的「棘蛋白」上,一個稱為P681R的胺基酸突變。

史佩勇的團隊於8月13日發表的預印本研究[3],發現Delta變種病毒中的棘蛋白,被切割的效率[註1]比Alpha變種病毒更高,代表它能更有效的感染細胞;該結果呼應了倫敦帝國理工學院的病毒學家溫蒂.巴克禮(Wendy Barclay)和她的團隊在5月發布的報告[4],這兩個團隊的實驗都顯示,棘蛋白被切割的效率變高,主要原因就是P681R的突變。

此突變可能也加速了病毒從細胞到細胞之間的傳播。由東京大學病毒學家佐藤慶(Kei Sato)所率領的團隊發現,P681R突變的棘蛋白會融合未感染的細胞膜,這感染細胞的關鍵步驟幾乎比沒有P681R突變的棘蛋白快了三倍[5]。

科學家表示,為了研究Delta變種病毒崛起的原因,病毒突變背後的遺傳學和突變對流行病的影響也很重要。紐約康乃爾大學病毒學家蓋瑞.惠特克(Gary Whittaker)的團隊,把P681R突變插入在一開始中國武漢流行的病毒株棘蛋白中,發現它的感染力沒有增加[6]。惠特克說,「它需要不只一種突變才能產生這種(感染力)改變。」惠特克和其他科學家認為,這個突變強調了病毒中棘蛋白被切割位點的重要性。

三、COVID-19疫苗可防護Delta 變種病毒,但有效性會衰退

輝瑞和AZ疫苗針對Delta變種病毒很有效,但一篇發表於預印本平台的英國研究[7]表示,他們的保護力會隨著時間而下降。英國牛津大學和英國國家統計局(Office for National Statistics)分析了Alpha變種病毒流行時PCR檢測結果的大量數據,也分析了Delta變種病毒更為普遍傳播時的檢測數據。

研究發現,施打德國和美國紐約製造的輝瑞疫苗第二劑後14天,可92%有效防止施打的人產生較高病毒量;但疫苗的有效性在30天、60天、90天後分別會下降到90%、85%,以及78%。而施打牛津和阿斯特捷利康製造的AZ疫苗二劑後14天,可69%有效防止施打的人產生較高病毒量;但疫苗的有效性在90天後會下降到61%。

率領此研究的牛津大學醫學統計學家莎拉.沃克(Sarah Walker)說,疫苗有效性下降不應該成為引起恐慌的原因,因為「施打兩劑這兩種疫苗都能有效防護Delta變種病毒」。

沃克等人的研究顯示,比較初期Alpha大流行和後來Delta大流行時,接種過疫苗但感染這兩種變種病毒的人體內病毒量高峰,發現接種疫苗後感染Delta的人,體內病毒量的高峰比較高。但沃克說,這代表的意義還不清楚。「我們大部分的檢測數據是每個月一次,但感染力會持續多久,以及是否會因Delta變種病毒而不同,這個數據能說明的有限。」她說。

這些數據顯示,疫苗兩劑之間的間隔不影響疫苗有效性,且先前被檢驗出COVID-19陽性但已經施打兩劑疫苗的人,疫苗的防護力比檢驗出陽性但沒打過疫苗的人更好。但此研究限制是,樣本只包括18到64歲的族群,且未比較住院和死亡率。

四、施打過疫苗的人如何傳播Delta?現有的科學研究怎麼說

早期的數據顯示,施打過疫苗的人阻斷了COVID-19病毒傳播,科學家對此抱持著謹慎且樂觀的態度。但是他們也警告,雖然這些研究大有可為,但許多研究是Delta變種病毒在全球快速傳播之前做的。

美國威斯康辛大學8月11日發布在預印本平台的研究發現,已接種疫苗而檢測陽性的人,和未接種疫苗而感染的人,他們體內的病毒量很相似[8]。「接種過疫苗的人可能傳播病毒,這可能是真的。」共同作者湯瑪士.弗德里希(Thomas Friedrich)說。但該研究還無法得知打過疫苗的感染者,與社區傳播的關係。

美國麻州的數據也顯示相似的結果,美國CDC報告追蹤一個城鎮,發現近四分之三的感染者是接種過疫苗的,他們與未接種疫苗的人一樣,都有較高的病毒量,且定序的樣本中90%是Delta變種病毒。研究再次建議,在高傳播風險地區的人於室內應該要佩戴口罩[9]。德州休士頓醫院對所有患者的定序結果顯示,與其他變種病毒相比,Delta多出近三倍的突破性感染,且住院時間也較長[10]。

然而,新加坡研究發現,感染Delta的人在第一週的病毒量皆差不多,但在7天後,有打過疫苗的人病毒量明顯下降[11]。英國的新冠追蹤計畫REACT-1隨機抽樣發現,在Delta漸漸成為主要病毒株的5-7月,所有感染者中,有接種疫苗的人仍保持較低的平均病毒量[12]。

五、看似健康的人廣泛傳播是引發Delta疫情爆發的主因

感染Delta變種病毒的人通常在開始傳播病毒後的兩天才出現症狀。研究顯示比起以往的新冠變種病毒,感染Delta的人更有可能在出現症狀之前就開始傳播病毒。

香港大學流行病學研究學者高本恩(Benjamin Cowling)在中國廣東省的研究發現,感染Delta後平均5.8天後才開始出現症狀,1.8天後才能首次檢測出陽性反應,約有4天的時間是在無症狀的情況下帶有傳染力[13]。而在更早期Delta變種病毒尚未大流行時的研究發現,其他的變種病毒在感染後的6.3天出現症狀,5.5天才能檢測出陽性反應,顯示無症狀狀態下的感染時間僅有0.8天[14]。從研究中也發現,有將近74%的Delta感染者體內,攜帶比以往的變種病毒更高的病毒量。

 

台灣科技媒體中心整理

註釋與參考文獻:

[註1] 為了能穿透細胞,COVID-19病毒的棘蛋白必須被宿主的酵素切割兩次。而COVID-19的變種病毒因為有一個切割位置的突變,新的病毒從已感染的細胞中被製造出來的時候會先被切割第一次,就可以比需要切割兩次的病毒更有效的感染另一個細胞。

 

※編註:以下為發布在預印本平台的研究,尚未經過同儕審核。

[1] Stowe, J. et al. "Effectiveness of COVID-19 vaccines against hospital admission with the Delta (B.1.617.2) variant." PHE Publishing (2021).

[2] Bolze, Alexandre, et al. "SARS-CoV-2 variant Delta rapidly displaced variant Alpha in the United States and led to higher viral loads." medRxiv (2021): 2021-06.

[3] Liu, Yang, et al. "Delta spike P681R mutation enhances SARS-CoV-2 fitness over Alpha variant." bioRxiv (2021).

[4] Peacock, Thomas P., et al. "The SARS-CoV-2 variants associated with infections in India, B. 1.617, show enhanced spike cleavage by furin." bioRxiv (2021).

[5] Saito, Akatsuki, et al. "SARS-CoV-2 spike P681R mutation, a hallmark of the Delta variant, enhances viral fusogenicity and pathogenicity." bioRxiv (2021).

[6] Lubinski, B., et al. "Spike protein cleavage-activation mediated by the SARS-CoV-2 P681R mutation: a case-study from its first appearance in variant of interest (VOI) A. 23.1 identified in Uganda." bioRxiv (2021).

[7] Pouwels, Koen B., et al. "Impact of Delta on viral burden and vaccine effectiveness against new SARS-CoV-2 infections in the UK." medRxiv (2021).

[8] Riemersma, Kasen K., et al. "Shedding of Infectious SARS-CoV-2 Despite Vaccination when the Delta Variant is Prevalent-Wisconsin, July 2021." MedRXiv (2021).

[9] Brown, Catherine M., et al. "Outbreak of SARS-CoV-2 infections, including COVID-19 vaccine breakthrough infections, associated with large public gatherings—Barnstable County, Massachusetts, July 2021." Morbidity and Mortality Weekly Report 70.31 (2021): 1059.

[10] Musser, James M., et al. "Delta variants of SARS-CoV-2 cause significantly increased vaccine breakthrough COVID-19 cases in Houston, Texas." medRxiv (2021).

[11] Chia, Po Ying, et al. "Virological and serological kinetics of SARS-CoV-2 Delta variant vaccine-breakthrough infections: a multi-center cohort study." medRxiv (2021).

[12] Elliott, Paul, et al. "REACT-1 round 13 final report: exponential growth, high prevalence of SARS-CoV-2 and vaccine effectiveness associated with Delta variant in England during May to July 2021." (2021).

[13] Kang, Min, et al. "Transmission dynamics and epidemiological characteristics of Delta variant infections in China." medRxiv (2021).

[14] Xin, Hualei, et al. "The incubation period distribution of coronavirus disease 2019 (COVID-19): a systematic review and meta-analysis." Clinical Infectious Diseases, ciab501 (2021).

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