Delta變體的全面研究，可中和抗體產生抗性

　　在當前的 SARS-CoV-2 大流行期間，病毒基因組中積累了多種突變，至少有五種變體被認為是對人類社會有害的 SARS-CoV-2 變體。新出現的 VOC B.1.617.2 譜系（Delta 變體）與 2021 年春季印度的新冠疫情大規模激增密切相關，目前已成為最具威脅的新冠病毒變體。然而，目前其病毒學特性仍不清楚。

　　2021年6月17日，預印本平臺 bioRxiv 上線了來自東京大學、宮崎大學、熊本大學等研究機構的題為：SARS-CoV-2 spike P681R mutation enhances andaccelerates viral fusion 的文章。

　　該論文表明：

　　1、Delta 變體是高度融合的并易形成合胞體的病毒株，刺突蛋白中的 P681R 突變在該譜系中高度保守。

　　2、雖然 P681R 突變降低了病毒的傳染性，但這種突變對中和抗體產生抗性。

　　3、進一步的機制研究表明，P681R 突變促進了弗林蛋白酶（furin）介導的刺突蛋白（S蛋白）的切割，并加速了細胞-細胞融合。

　　新冠病毒感染途徑

　　新冠病毒感染過程：

　　第一步：病毒刺突糖蛋白（S蛋白）與宿主血管緊張素轉化酶2（ACE2）受體的結合；

　　第二步，宿主跨膜絲氨酸蛋白酶2（TMPRSS2）對病毒刺突糖蛋白的切割融合；

　　第三步，病毒融合進宿主細胞膜。

　　Delta 變體可明顯引起合胞體形成

　　通過對比變異病毒株B.1.617.1、B.1.617.2（Delta 變體）以及攜帶D614G的B.1.1分離株，研究者發現在Vero細胞中，B.1.617.1和B.1.617.2變體的生長顯著低于B.1.1分離株。特別是，感染后48小時B.1.617變體的病毒RNA水平比B.1.1分離物低150倍以上。

　　顯微鏡觀察顯示，感染這三種病毒的VeroE6/TMPRSS2培養物均有形成合胞體。值得注意的是，與B.1.1病毒相比，兩種B.1.617病毒形成了更大的合胞體。通過測量感染VeroE6/TMPRSS2培養物中漂浮合胞體的大小，B.1.617.1和B.1.617.2（Delta 變體）感染形成的合胞體顯著（2.3倍和2.7倍）大于B.1.1感染形成的合胞體。

　　這些結果表明與攜帶D614G的B.1.1病毒相比，B.1.617譜系（Delta 變體）更易形成合胞體，相對更喜歡細胞-細胞感染。

　　P681R突變是促進S蛋白介導融合的決定因素

　　P681R突變是B.1.617譜系（Delta 變體）的獨特特征，該突變位于SARS-CoV-2 S蛋白的FCS（弗林蛋白酶斷裂位點）附近。研究者通過反向遺傳學產生了攜帶P681R的人工病毒，并進行了病毒學實驗。制備的假病毒的Western印跡顯示P681R突變顯著增加了切割的S2亞單位的水平。用有或沒有TMPRSS2表達的靶HOS細胞進行單輪假病毒感染試驗。在沒有TMPRSS2的情況下，攜帶P681R/D614G的假病毒的傳染性與D614G假病毒的傳染性相當。在TMPRSS2存在的情況下，與TMPRSS2空靶細胞相比，D614G假病毒的傳染性增加了5.0-6.3倍。這些數據表明P681R突變在TMPRSS2存在的情況下減弱了無細胞病毒的感染性。

　　通過基于細胞的融合實驗來研究P681R突變對病毒融合性的影響。在效應細胞（即S蛋白表達細胞）中，雖然D614G/P681R S蛋白表達水平與D614G S相當，但D614G/P681R突變體的斷裂S2亞基水平顯著高于D614G S2亞基。使用不含TMPRSS2的靶細胞進行的基于細胞的融合分析表明，D614G/P681R S的融合原性比D614G S高2.1倍，且初始融合速度比D614G S快2.8倍。這些數據表明P681R突變增強和加速了SARS-CoV-2 S介導的融合。

　　P681R突變對NAbs介導的抗病毒免疫具有抗性

　　中和試驗的結果表明D614G/P681R人工病毒對針對SARS-CoV-2 S蛋白RBD的三種單克隆抗體具有部分（1.2-1.5倍）抗性。此外，用19份BNT162b2疫苗血清進行的中和試驗表明，D614G/P681R人工病毒對疫苗誘導的NAbs具有顯著的抗藥性。

　　與針對無細胞病毒的中和活性相反，基于SARS-CoV-2 S融合實驗（人工病毒和效應細胞（S-表達細胞）用NAbs或血清處理）表明，細胞-細胞感染對NAbs具有強烈的抵抗力，并且NAbs對細胞-細胞感染的不敏感性不依賴于P681R突變。

　　總之，這些發現表明P681R突變賦予了NAbs對無細胞病毒顆粒的抗性，與無細胞感染相比，細胞-細胞感染對NAbs介導的抗病毒作用具有抗性。

　　自2019年12月新冠病毒爆發以來，已出現多種變異病毒株。2021 年春季在印度出現的變異病毒株B.1.617（Delta 變體）因其具有中和抗體抗性引起了人們的廣泛關注。

　　本文通過對B.1.617 變體的研究，確定了該譜系高度保守的P681R 突變。通過深入的研究發現，由于P681R 突變促進了弗林蛋白酶介導的刺突蛋白的切割，加速了細胞-細胞融合，促使B.1.617對中和抗體產生抗性。