- 作者／台灣科技媒體中心 摘譯
- 本文轉載自新興科技媒體中心《「Delta變種病毒與疫苗有效性」《自然》期刊文章整理與摘譯》
Delta 變種病毒已經快速地成為全球許多國家最主要傳播 COVID-19 的病毒株，過去幾周，許多研究已能更清楚解釋 Delta 變種病毒與其他 Covid-19 病毒有何不同，以及造成它廣泛傳播的機制。台灣科技媒體中心整理並摘譯五篇《自然》（Nature）期刊，探討Delta變種病毒與目前既有疫苗的效力。
Delta 病毒來了！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]。
讓 Delta 病毒肆虐全球的關鍵突變
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。
既有疫苗仍有保護力，但有效性隨時間衰退
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。
施打過疫苗的人如何傳播 Delta？
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]。
看似健康的人「趴趴走」，是 Delta肆虐主因
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。
註釋
- 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。
本文編譯自科學期刊文章，完整文章來源：
- Callaway, Ewen. “Delta coronavirus variant: scientists brace for impact.” Nature.
- Callaway, Ewen. “The mutation that helps Delta spread like wildfire.” Nature7873 (2021): 472-473.
- Sanderson, Katharine. “COVID vaccines protect against Delta, but their effectiveness wanes.” Nature (2021).
- Subbaraman, Nidhi. “How do vaccinated people spread Delta? What the science says.” Nature7872 (2021): 327-328.
- Mallapaty, Smriti. “Delta’s rise is fuelled by rampant spread from people who feel fine.” Nature (2021).
參考資料
- Stowe, J. et al. “Effectiveness of COVID-19 vaccines against hospital admission with the Delta (B.1.617.2) variant.” PHE Publishing (2021).
- 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.
- Liu, Yang, et al. “Delta spike P681R mutation enhances SARS-CoV-2 fitness over Alpha variant.” bioRxiv (2021).
- 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).
- Saito, Akatsuki, et al. “SARS-CoV-2 spike P681R mutation, a hallmark of the Delta variant, enhances viral fusogenicity and pathogenicity.” bioRxiv (2021).
- 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).
- 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).
- Riemersma, Kasen K., et al. “Shedding of Infectious SARS-CoV-2 Despite Vaccination when the Delta Variant is Prevalent-Wisconsin, July 2021.” MedRXiv (2021).
- 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.
- Musser, James M., et al. “Delta variants of SARS-CoV-2 cause significantly increased vaccine breakthrough COVID-19 cases in Houston, Texas.” medRxiv (2021).
- 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).
- 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).
- Kang, Min, et al. “Transmission dynamics and epidemiological characteristics of Delta variant infections in China.” medRxiv (2021).
- 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).
