2021年中旬，南非報告了首例奧密克戎病例，在短短幾周內(nèi)，奧密克戎傳播到世界各地的87個國家，到12月底，它已經(jīng)取代了之前在世界范圍內(nèi)占主導地位的德爾塔變異株。相對于最早在武漢發(fā)現(xiàn)的參考基因組序列，奧密克戎的突變約有50個，其中在刺突蛋白上有30多個突變，而有約10個突變位于跟ACE2結合的界面上，相比之下德爾塔毒株此界面的突變數(shù)只有兩個，貝塔毒株是三個。
對于奧密克戎的起源，目前并沒有一個清晰的解釋，對突變位點的進化分析表明，奧密克戎不太可能來自Alpha、Beta、Delta或是Gamma變異株，許多在奧密克戎存在的變異位點很難在已知的其他變異株發(fā)現(xiàn)。對于奧密克戎的起源共有三種假說：
第一種認為，奧密克戎是在一個缺乏病毒監(jiān)控測序的地區(qū)隱秘傳播產(chǎn)生的。第二種認為，該病毒是在免疫功能低下的患者體內(nèi)長期適應性進化的結果。第三種認為，該病毒祖先在非人宿主積累較多變異，然后從非人宿主轉移到人類。
目前支持第二種假說的人比較多，有些研究指出，病毒在患有艾滋病或是癌癥的患者體內(nèi)更容易積累突變。2022年12月1日，由德國和南非科學家組成的團隊發(fā)表在《科學》雜志上的一項研究表明，早在首次發(fā)現(xiàn)病例之前，奧密克戎的前身就已經(jīng)在非洲大陸存在了，這表明奧密克戎很可能是在非洲不同國家之間的傳播之中逐漸進化的。
對22個非洲國家的樣本進行溯源
奧密克戎變異株BA.1于2021年11月11日在南非的1例患者中首次報告，與祖先SARS-CoV-2毒株相比，BA.1有超過50個非同義突變，大多數(shù)位于病毒刺突蛋白編碼基因。在BA.1刺突蛋白關鍵的氨基酸替換中，受體結合域內(nèi)K417N、S477N、E484A和N501Y的獨特組合導致BA.1能夠逃避由疫苗接種或既往感染鑄成的免疫屏障，這提示BA.1相對于之前的幾種新冠變異株具有獨特的血清型特征。于是研究團隊設計了一種具有高度特異性的實時RT-PCR檢測方法，思路是靶向BA.1上特異性的標記(在刺突蛋白214位點上有EPE三個氨基酸的插入)和Delta特異性標記(刺突蛋白缺失157/158位點的氨基酸)。研究共納入了2021年年中至2022年初從22個非洲國家的200個城市采集的13097份樣本，這些樣本來自于實驗室確診的COVID-19患者。早在2021年8月就在西非出現(xiàn)了BA.1的祖先毒株基于本研究中使用的BA.1特異性標記，研究團隊先是對GISAID（全球新冠病毒數(shù)據(jù)共享網(wǎng)站）中600萬個測序結果進行系統(tǒng)檢索，排除了BA.1潛在祖先存在于非洲之外的可能性。盡管BA.1病例首先在南非和博茨瓦納檢出，但本研究中最早檢出BA.1特異性PCR信號的是2021年8-9月從6個不同的西非和東非國家(馬里、貝寧、肯尼亞、烏干達、加納和尼日爾)采樣的25例患者。研究人員還對670個樣本的病毒基因組進行測序，使檢測新的突變和識別新的病毒譜系成為可能，來自西非貝寧共和國的測序結果與奧密克戎BA.1具有最高的相似度。于是研究人員對來自貝寧的247份患者樣本以及來自南非的424份患者樣本進行了完整的SARS-CoV-2基因組特征分析。系統(tǒng)發(fā)育分析結果顯示，2021年8月22日至10月27日從貝寧采集的5份PCR陽性樣本(稱為Ben-1 ~ Ben-5)屬于奧密克戎BA.1的祖先。近端祖先Ben-4和Ben-5分別包含67.7%和75.0%的BA.1特異性突變，較遠端祖先(Ben-1-Ben-3)具有38.3%~ 66.7%的BA.1特異性突變。這一結果支持了BA.1起源于西非，并在之后逐漸傳播到南部非洲。有趣的是，這些與BA.1高度相似的病毒彼此之間也存在很大的差異，本研究的主要領導者——來自德國柏林Charité大學病毒研究所的Jan Felix Drexler教授解釋說:“我們的數(shù)據(jù)顯示，奧密克戎有不同的祖先，它們相互作用，在非洲傳播，有時同時傳播幾個月?！边@表明BA.1奧密克戎變異株是逐漸進化的，在此期間病毒逐漸適應現(xiàn)有的人類免疫。總結與展望
本研究表明，奧密克戎祖先在非洲各地的患者中長期存在，并由此發(fā)生了廣泛的進化，以至于當南非第一次報告奧密克戎時，全世界都被奧密克戎如此之多的突變位點震驚了。這也告誡我們需要在全球范圍內(nèi)建立共享的監(jiān)測機制，才能在早期發(fā)現(xiàn)威脅并采取有效的干預措施。
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