使用综合基因组监测追踪2022–2023年SARS-CoV-2的病毒进化与流行病学特征

为什么持续监测这种病毒仍然重要

即便在COVID-19紧急状态结束之后，引发该病的病毒SARS-CoV-2仍在持续演化。新的变体可能传播更快、能部分规避免疫保护，或对某些年龄组的影响更大。来自德国的这项研究展示了如何将病毒遗传学、病例记录和实验室实验结合起来，以便及早发现此类变化并在更加平静的后危机时期为公共卫生决策提供依据。

在全国范围内追踪变化

研究人员建立了一个由诊断实验室组成的全国网络，这些实验室每周随机挑选少量阳性新冠样本送至罗伯特·科赫研究所（Robert Koch Institute）进行全基因组测序。2021年12月至2023年4月期间，他们解读了来自14个联邦州、24家实验室的4,595个病毒基因组。他们将这条精简且连续的数据流与一个在短期内生成了超过50万个基因组的更大规模测序努力进行了比较。变体随时间的模式高度一致，表明经过精心设计的较小系统也能准确反映病毒的演化状况。

变体更替的面貌

序列数据显示，2021年末的Delta变体迅速被一系列奥密克戎分支接替。首先是BA.1和BA.2，于2022年初占主导，随后出现BA.5及其后代如BQ.1，随后又出现了将早期奥密克戎片段组合在一起的重组系XBB。到2023年3月，XBB系已占检测到病毒的大多数。研究还表明，奥密克戎并非在随机位点上积累变化；关键的变动集中在刺突蛋白上——即病毒附着人体细胞并且是抗体主要靶点的部分。

谁感染以及病情严重程度

研究团队将516,128个测序病毒与德国强制COVID-19通报系统中的个体病例记录相连接，并聚焦于84,639名由主要奥密克戎谱系感染的人群。他们发现，早期奥密克戎浪潮BA.1和BA.2在儿童中相对更常见，尤其是15岁以下儿童，而后期变体中这种儿童比例下降。男性被报告的感染比例较低，但一旦感染住院风险较高。使用考虑了年龄、性别、变体和日历月的统计模型后，住院的最强预测因子是男性和年长，尤其是超过60岁。表面上后期变体之间的住院风险差异在考虑到检测行为和通报随时间的变化后大多消失。

病毒在人体呼吸道细胞内的表现

为超越群体层面的模式，科学家们在气–液界面培养了人类鼻腔、支气管和肺泡（深部肺）细胞层，以模拟呼吸道表面。他们用早期大流行病毒、Delta以及若干奥密克戎亚系感染这些培养物。所有测试的奥密克戎版本对来自前奥密克戎时期的抗体都更难中和，显示出强烈的免疫逃逸。在鼻腔和支气管细胞中，像BQ.1.1和XBB.1.9.2这样的奥密克戎变体在感染后最初数小时内复制更快，暗示其在上呼吸道中高效传播，尽管其后期峰值可能更低。在深部肺细胞中，大多数奥密克戎变体的增殖不及原始病毒和Delta，但XBB.1.9.2是一个显著例外，它在早期达到更高水平并显示出最陡峭的增长，提示其可能仍保留一定影响下呼吸道的能力。

来自免疫反应的信号

团队还测量了一类称为干扰素的分子，它们是机体一线抗病毒警报系统的一部分。在上呼吸道细胞中，奥密克戎变体在延迟之后触发了强烈的I型和III型干扰素反应，其中BQ.1.1表现出尤其高的水平。鼻腔和支气管中的这种反应被认为有助于限制疾病严重性。相反，在深部肺细胞培养中，原始病毒和Delta产生了更强的干扰素信号，而奥密克戎变体触发的反应较弱，XBB.1.9.2在奥密克戎谱系中仍处于较高一端。

对与COVID-19共存的意义

总体而言，该研究描绘出一个仍在适应人类的病毒图景：偏好在上呼吸道快速生长、强烈逃逸既有抗体，并在肺内表现出多样化行为。通过将全国范围的测序、病例数据和逼真的人体呼吸道实验模型结合起来，德国的网络展示了各国如何以可持续的方式监视新变体。这样的综合监测能够及早发现传播、年龄结构和病毒行为的变化，帮助卫生当局在不再需要疫情最初几年那种非常态资源投入的情况下及时应对。

引用: Mache, C., Kerber, R., Schulze, J. et al. Monitoring viral evolution and epidemiological characteristics of SARS-CoV-2 during 2022–2023 using Integrated Genomic Surveillance. Commun Med 6, 305 (2026). https://doi.org/10.1038/s43856-026-01647-x

关键词: SARS-CoV-2变体, 基因组监测, 奥密克戎演化, 呼吸道细胞模型, COVID-19流行病学