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議題背景:
2022年1月22日,《自然》(Nature )期刊同時發表兩篇最新的Omicron研究:「SARS-CoV-2 Omicron virus causes attenuated disease in mice and hamsters」和「Attenuated replication and pathogenicity of SARS-CoV-2 B.1.1.529 Omicron」,第一篇研究發現Omicron變種病毒在臨床前的小鼠模型試驗中,引起感染和疾病的能力降低;第二篇則進一步發現複製能力與致病能力降低的可能原因。第一份研究在比較小鼠呼吸道中,發現與Beta的病毒水平濃度相比,Omicron的病毒濃度較低;第二份研究則表明,Omicron 細胞膜上TMPRSS2蛋白酶的效率低下,作者認為Omicron棘蛋白的突變,可能會降低其使用TMPRSS2的能力,從而降低在人類上皮細胞的進入和複製效率。
台灣科技媒體中心特邀病毒研究與臨床感染領域的專家,對此篇研究解析與評論。
引用文獻:
- Halfmann, P.J., Iida, S., Iwatsuki-Horimoto, K. et al. SARS-CoV-2 Omicron virus causes attenuated disease in mice and hamsters. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04441-6
- Shuai, H., Chan, J.FW., Hu, B. et al. Attenuated replication and pathogenicity of SARS-CoV-2 B.1.1.529 Omicron. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04442-5
專家怎麼說:
2022年1月27日
長庚大學新興病毒感染研究中心主任 施信如
1. 這篇研究為什麼重要?
長庚大學新興病毒感染研究中心主任施信如表示,這次發表的第一篇研究報告:「SARS-CoV-2 Omicron virus causes attenuated disease in mice and hamsters」,是由日本病毒學家河岡義裕(Yoshihiro Kawaoka)主導的跨國大型病毒研究,結合多個全球知名實驗室進行的動物實驗,發現Omicron變種病毒引起的症狀比較輕,在動物身上的複製能力也比較低。
第二篇研究報告:「Attenuated replication and pathogenicity of SARS-CoV-2 B.1.1.529 Omicron」,則是由長期研究SARS和流感的香港大學微生物學系講座教授袁國勇的團隊發表,同樣也在細胞與動物實驗中觀察到,比起其他的COVID-19變種病毒,Omicron引起疾病的能力(毒性)都相對更低。施信如說明,國際上兩個非常知名的研究團隊,都不約而同的得出Omicron是一個減低毒性的病毒株,這確實是這兩篇研究最重要且明確的發現。
施信如也表示,不過研究仍有未解決的問題:Omicron在動物實驗觀察到上呼吸道或下呼吸道的病毒量都較低,又跟實際發生人傳人的高傳播力不同。對此,河岡義裕在後續訪談與研究討論中也有提到,Omicron可能是使用除了ACE-2受體以外的「輔助受體」(co-receptor),幫助它更容易進到細胞內,才在人群中具有相對更高的傳播力。
施信如解釋,這樣的研究推論也是依據流感病毒的研究經驗,流感病毒的感染特性是,上呼吸道細胞有一種下呼吸道細胞沒有的醣類,所以較易停留在上呼吸道,引起的症狀也較輕微;相對的,禽流感病毒就較易感染到下呼吸道,而引起比較嚴重的肺炎,但是較不容易在人群中傳播。施信如補充,後續Omicron仍有許多需要研究的地方,期望找出上下呼吸道的醣類組成的差異,來確定Omicron的感染機制。
2. 這個研究有什麼推論的限制嗎?
施信如說明,後續Omicron仍有許多需要再研究的地方,包括Omicron毒性降低的真正原因,全球的研究團隊也都仍在努力找出更多的證據,來確定Omicron的感染機制。
施信如表示,研究限制在於動物的實驗模型也並不能完全推論到人身上,是否有更好的動物實驗模型或細胞實驗模型,都是研究者正在努力建立的目標。
3. 民眾應如何正確地理解這篇研究?
施信如提到,已有研究發現,在排除有無施打疫苗的因素後,感染Omicron的死亡率確實比其他變種病毒來得少。施信如提醒,Omicron仍有可能感染到下呼吸道,有引起重症的風險,所以仍應盡可能做好防護,降低感染與重症的風險。
2022年1月27日
國家衛生研究院感染症與疫苗研究所副研究員級主治醫師 齊嘉鈺
1. 這篇研究為什麼重要?
自從Omicron病毒在兩個多月快速肆虐席捲全球以來,專家一直想釐清一個問題:為什麼病毒的傳染力這麼強,重症的比例似乎沒有預期中多?這兩篇研究分別來自美國NIAID支持的大型跨機構研究計畫以及香港的研究團隊進行的實驗,從細胞和動物層次提出病毒殺傷力減輕的證據。
結果顯示,
(1) 已知新冠病毒利用棘蛋白S-protein與宿主ACE2受體結合而進入宿主細胞,並利用宿主細胞的TMPRSS2 蛋白酶切斷自己的棘蛋白,啟動後續病毒與宿主細胞融合、感染的過程。Omicron的突變位置導致利用TMPRSS2蛋白質的效率變低,因此比起原始的武漢病毒株或是Delta變種病毒,omicron感染細胞和複製的能力都比較差。
(2) Omicron感染後主要在小鼠上呼吸道(鼻腔)複製繁殖,在肺部的Omicron病毒量比其他變種病毒更少,因而對肺部的傷害比其他變種病毒要小得多。
(3) 相較於之前發現的變種病毒,Omicron對小鼠和倉鼠肺部的病理損害和肺功能影響較少。
2. 這個研究有什麼推論的限制嗎?
目前的研究僅限於小鼠和倉鼠,未來可能會繼續推至靈長類動物進行實驗或感染Omicron病人的呼吸道檢體,進一步確認病毒染複製能力及破壞的程度。另外,omicron病毒仍會繼續發生變異,目前持續流行的病毒株是否已出現與研究用的病毒株不同的突變且足以影響病理變化,仍需要持續注意。
3. 民眾應如何正確地理解這篇研究?
即使動物實驗提供有力的證據顯示omicron病毒引起肺部傷害的能力減弱,但是因為主要感染和複製的位置在鼻腔等上呼吸道,而且症狀變輕,可能更不易察覺,所以更容易將病毒傳播出去,短時間內造成更多的病例。另外,由於omicron利用TMPRSS2的效率變差,所以針對TMPRSS2開發的藥物治療效果可能會受到影響。這些仍需要更多臨床資料來佐證。
2022年1月27日
中興大學獸醫病理生物學研究所教授 吳弘毅
這兩篇研究報告,都是Omicron變種病毒在小鼠的動物模型試驗,而不是僅於細胞層次的結果。此外,此兩篇研究報告也發現Omicron變種病毒與其它病毒株相較,其致病性會降低,而且Omicron棘蛋白的突變可能是致病性會降低的原因之一。雖然只是小鼠的動物模型試驗,但是這兩篇研究報告的結果已經非常接近人類真實的感染狀況,並且與現在世界各國的疫情相符合,是非常具代表性的研究,也可以讓各國在制訂疫情控制的策略時作為重要的參考。
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