SARS-CoV-2的Delta变体已经席卷全球，在短短几个月内成为主导变体。2021年10月26日发表在《科学》杂志上的一项来自波士顿儿童医院的新研究，解释了Delta如此容易传播并如此迅速地感染人们的原因，并为开发未来的COVID-19疫苗和治疗方法提出了一个更有针对性的策略。
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去年春天，研究负责人陈冰博士展示了几个早期的SARS-CoV-2变体（alpha、beta、G614）如何变得比原始病毒更具感染性。每个变体都获得了一种基因变化，稳定了刺突糖蛋白--目前疫苗所依据的表面蛋白。这种突变提高了变体进入细胞的能力。
不久之后出现的Delta变体是迄今为止已知的最具传染性的变体。陈冰和他的同事着手了解原因。陈冰说：“我们认为一定有非常不同的事情发生，因为Delta在所有的变体中脱颖而出。我们发现了一个特性，我们认为这个特性决定了它的传播性，而且到目前为止似乎是Delta所独有的。”
陈冰和他的同事使用两种基于细胞的检测方法，证明Delta变体的刺突糖蛋白特别擅长膜融合。这使得模拟的Delta病毒能够比其他五种SARS-CoV-2变种更快、更有效地感染人类细胞。当细胞中ACE2受体的数量相对较少时，情况更是如此。
“膜聚变需要大量的能量，需要催化剂，”陈冰解释说。"在不同的变体中，Delta在其催化膜融合的能力方面脱颖而出。这解释了为什么Delta的传播速度更快，为什么你在较短的接触后就能得到它，以及为什么它能感染更多的细胞并在体内产生如此高的病毒负荷。"
以结构为依据设计干预措施
为了了解变体的突变如何影响刺突糖蛋白的结构，陈冰及其同事使用了低温电子显微镜，其分辨率可达原子级。他们对来自Delta、Kappa和Gamma变体的刺突糖蛋白进行了成像，并将它们与来自先前定性的G614、Alpha和Beta变体的刺突糖蛋白进行了比较。
所有的变体都在刺突糖蛋白的两个关键部分发生了变化，这些部分被我们免疫系统的中和抗体所识别：与ACE2受体结合的受体结合域（RBD）和N端结构域（NTD）。任何一个结构域的突变都能使中和抗体与刺突蛋白结合的能力降低。
“我们注意到的关于Delta的第一件事是NTD有很大的变化，这是它对中和抗体有抵抗力的原因，”陈冰说。“RBD也发生了变化，但这导致了抗体抗性的微小变化。Delta仍然对我们测试的所有RBD靶向抗体保持敏感。”
研究人员在观察其他变体时发现，每个变体都以不同的方式修改了NTD，改变了其轮廓。RBD也发生了变异，但变化更为有限。总的来说，RBD的结构在各种变体中保持相对稳定，可能是为了保持其与ACE2受体结合的关键作用。因此，研究人员认为，RBD是下一代疫苗和抗体治疗的一个更有利的目标。
“我们不希望以NTD为目标，因为病毒可以迅速变异并改变其结构；它是一个移动的目标，”陈冰阐述说。“针对RBD可能是最有效的--将免疫系统集中在这一关键领域，而不是整个刺突糖蛋白。”