五篇《Nature》期刊研究摘譯:感染Delta變種病毒的人,約有四天是在無症狀的情況下帶有傳染力

五篇《Nature》期刊研究摘譯:感染Delta變種病毒的人,約有四天是在無症狀的情況下帶有傳染力
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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。

議題背景

Delta變種病毒已經快速地成為全球許多國家最主要傳播的COVID-19(嚴重特殊傳染性肺炎、新冠肺炎、武漢肺炎)病毒株,過去幾周,許多研究已經能更清楚解釋Delta變種病毒,究竟和它的類似病毒有哪些不同,以及它廣泛傳播的機制。本文整理與摘譯五篇《自然》(Nature)期刊探討Delta變種病毒與疫苗效力的文章。

本文編譯自科學期刊文章,完整文章來源:

  1. Callaway, Ewen. "Delta coronavirus variant: scientists brace for impact." Nature.
  2. Callaway, Ewen. "The mutation that helps Delta spread like wildfire." Nature7873 (2021): 472-473.
  3. Sanderson, Katharine. "COVID vaccines protect against Delta, but their effectiveness wanes." Nature (2021).
  4. Subbaraman, Nidhi. "How do vaccinated people spread Delta? What the science says." Nature7872 (2021): 327-328.
  5. Mallapaty, Smriti. "Delta’s rise is fuelled by rampant spread from people who feel fine." Nature (2021).

文章摘要

一、Delta變種病毒: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(ref.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(ref.2)。

二、讓Delta變種病毒如火如荼傳播的關鍵性突變

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(ref.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(ref.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(ref.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(ref.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。

三、COVID-19疫苗可防護Delta變種病毒,但有效性會衰退

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(ref.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%。

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。

四、施打過疫苗的人如何傳播Delta?現有的科學研究怎麼說

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(ref.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。

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(ref.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(ref.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(ref.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(ref.12)。

五、看似健康的人廣泛傳播是引發Delta疫情爆發的主因

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(red.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(ref.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。

參考文獻

※註:以下為發布在預印平台的研究,尚未經過同儕審核。

  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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責任編輯:蕭汎如
核稿編輯:翁世航


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