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傳染力極強的 Delta 變種病毒叩關雙北!既有的 COVID-19 疫苗仍能有效防護嗎?

台灣科技媒體中心_96
・2021/09/08 ・3876字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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]

高傳染力的 Delta 變種病毒已在英國蔓延。圖/Pixabay

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%。

面對 Delta 變種病毒,在 14 天內施打過 2 劑輝瑞製造 BNT 疫苗的人,仍有 92% 保護力,但在 90 天內將衰退至 78% 。圖/維基百科

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。

目前研究還無法得知,打過疫苗的感染者與社區傳播的關係。圖/Pexels

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

  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。

本文編譯自科學期刊文章,完整文章來源:

參考資料

  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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今年夏天絕不能錯過——「搞笑諾貝爾獎世界展」首度登台!

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/05/17 ・1966字 ・閱讀時間約 4 分鐘

你一定知道諾貝爾獎,但你知道世界上竟然還有搞笑諾貝爾獎(Ig Nobel Prize)嗎?搞笑諾貝爾獎是對諾貝爾獎的有趣模仿,甚至還會邀請真正的諾貝爾獎得主來參加!

搞笑諾貝爾獎由美國的科學雜誌《不可思議研究年報》的主編馬克·亞伯拉罕斯發起,每一屆都號稱「第一屆」,每次都會頒發十座獎盃給各領域中「無法被複製」或「荒唐到不應該再來一次」的研究者,頒獎要旨是希望讓大家能夠"先大笑,再思考"。臺灣也有多位學者共襄盛舉,並曾六度獲獎,臺灣立法院更曾拿下和平獎,其中原因竟然是因為他們以打架替代戰爭!典禮現場更是充滿歡笑,讓人佩服科學家怎麼一本搞笑做研究!

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  6. 最討厭的聲音!|指甲刮黑板太邪惡了!
  7. 如何增加乳牛的產乳量?|不妨給牠取個名字吧!
  8. 胸罩變口罩|在突發的緊急狀況時胸罩變防護口罩!?  
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  10. 貓是液體嗎?|喵星人的貓體力學大解密!

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 圖/歷屆得獎者授獎畫面
圖/日本展出現場照

展覽資訊

  • 展覽名稱:搞笑諾貝爾獎世界展
  • 展覽日期:2022 年 6 月 25 日(六)至 2022 年 9 月 11 日(日)
  • 展覽地點:國立臺灣科學教育館 七樓南側特展區(臺北市士林區士商路 189 號)
  • 展覽時間:平日9:00-17:00/週末、國定假日、暑假 9:00-18:00
    (閉展前 30 分鐘停止售票及入場)
  • 休展日:6/27(一)、9/5(一)
  • 主辦單位:寬宏藝術經紀股份有限公司、三貝多股份有限公司
  • 企劃單位:株式会社ドリームスタジオ(Dream Studio Company)
  • 授權單位:IMPROBABLE RESEARCH, INC.

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