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超級傳播變異株Omicron (B.1.1.529)

發佈日期：2022-01-28 17:00
更新日期：2022-02-24 17:00
 

2021年11月24日，南非向世界衛生組織報告發現 Omicron 變異株 (也稱為B.1.1.529)。Omicron 比過去的變異株有更多的單位點變異 (single nucleotide variation; SNV) 和缺失變異 (deletion)。圖一顯示，Omicron 比起過去世界各國流行的主要變異株1多了許多新變異點，並演化出新的子型 (sub-lineage)2。Omicron 比原始武漢病毒株多了 59 個新變異點3，有 22 個變異點發生在刺突蛋白 (spike protein) 上，其中 12 個變異點還落在刺突蛋白上的與人類細胞血管收縮素轉化酶 (angiotensin-converting enzyme 2; ACE2) 結合的受體結合域 (receptor binding domain; RBD) 上，不僅增加了病毒入侵人體細胞的機會，新產生的變異也增加了疫苗產生的中和抗體辨識 Omicron 的難度，造成疫苗脫逃現象。圖二顯示Omicron的三個子型BA.1、BA.2、BA.3的變異點。

(A) 全基因體的變異點
(A) 全基因體的變異點 		(B) 刺突蛋白上的變異點
(B) 刺突蛋白上的變異點
圖一: 世界衛生組織公告之 5 個深受關切變異株 (Variant of Concern, VOC)1的主要變異點。
(A) 全基因體的變異點
(A) 全基因體的變異點 		(B) 刺突蛋白上的變異點
(B) 刺突蛋白上的變異點
圖二: Omicron的三個子型BA.1、BA.2、BA.32的主要變異點。三種子型的變異是在 B.1.1.529 上增加新的變異點。
 

Omicron 快速席捲全球，成長率在多國超越前任魔王 Delta 變異株 (也稱為 B.1.617.2 或印度變異株)，已經成為世界主要病毒株。「中研院新冠病毒全球變異即時監測網」(https://sarscov2.sinica.edu.tw/) 分析來自全球共享流感數據倡議組織 (GISAID; https://www.gisaid.org/) 中超過七百萬筆新冠病毒的全基因體序列。圖三中呈現出世界衛生組織公告的5個受關切的變異株 (Variant of Concern, VOC) 和 2 個需要注意的變異株 (Variant of Interest, VOI)1在世界各國發生的比率的時間動態趨勢，結果顯示 Omicron (紅色曲線) 快速增加，在大多數國家都已經超越 Delta (綠色曲線)。BA.1、BA.2、BA.3 三種子型中，BA.1 為主流子型。但在某些國家，BA.2 的感染者上升，甚至已經超過 BA.1（例如丹麥、印度、菲律賓等），近日國內機場防疫人員傳播鏈和高雄港傳播鏈中也出現此變異株子型。BA.3 目前的感染人數仍有限，尚未在國內出現，需要繼續觀察其未來走勢。

圖三: 世界衛生組織公告之5個深受關切變異株（Variant of Concern, VOC）和2個需要注意變異株（Variant of Interest, VOI）註一在世界各國或地區發生頻率的時間動態趨勢（2022/01/21前）。本圖中列出有較多基因體序列上傳到GISAID上的國家，每個小圖代表一個國家的結果，國家排列是根據樣本數（N）由上而下，由左至右減少。橫軸表示取得檢體樣本的日期，左方縱軸表示不同變異株的發生比率，右方縱軸表示當天病毒株總樣本數。圖中的曲線表示不同變異株的走勢：Alpha（B.1.1.7, 橘色）、Beta（B.1.351, 黃色）、Gamma（P.1, 紫色）、Delta（B.1.617.2, 綠色）、Omicron（B.1.1.529, 紅色）、Mu（B.1.621, 粉紅色）、Lambda（C.37, 淺藍色）。Omicron BA.1（亮紫色，○）、Omicron BA.2（深藍色，✕）、Omicron BA.3（靛色，▲）。圖中灰色直方圖代表當天病毒株總樣本數。(A) 全世界。(B) 上傳樣本數前 20 名的國家。(C) 上傳樣本數前 21 – 40 名的國家。(D) 上傳樣本數前 41 – 60 名的國家。

 

圖四顯示全球、英國（Alpha 變異株首次報導的國家）、印度（Delta 變異株首次報導的國家）、南非（Omicron 變異株首次報導的國家）的主要變異株的走勢。具有高傳播力的新變異株出現後，原本的主流變異株將被取代。新變異株從一開始發現，成長到高峰，到被來者取代，這病毒競爭歷程的長短會受到病毒本身的特性和傳播力、發生國家疫情發展的時空環境背景以及所採取的防疫作為、疫苗的接種率等影響。根據至少有兩萬筆病毒基因體序列在 GISAID 上的國家的資料（2022/01/21 前，共有 539,974 筆 Omicron 的基因體序列上傳），比較 Omicron、Delta、Alpha 變異株的競爭，結果顯示 Omicron 比 Delta 和 Alpha 成長更快。若是以變異株在該國資料中首次發現的時間記錄為變異株首次出現時間，Omicron 平均只花不到 1 個月（中位數：29 天，中位數離差：6 天）就穩定超越 Delta，而 Delta 平均要花 5 個月才超越 Alpha（也稱為 B.1.1.7 或英國變異株）則（中位數：158 天，中位數離差：58.5 天）。若是以變異株在該國發生的比率已經超過 1% 的時間點才作為變異株出現時間，Omicron 平均只花約 20 天（中位數離差：4 天）就穩定超越 Delta，而 Delta 平均要花超過 2 個多月才超越 Alpha（中位數：65.5 天，中位數離差：19 天）。Omicron 超越 Delta 僅用了 Delta 超越 Alpha 的不到 1/3 的時間，傳播速度相當快。

圖四: Omicron、Delta、Alpha 在首次發現國家的趨勢（2022/01/21 前）。Omicron（紅色曲線）、Delta（綠色曲線）、Alpha（橘色曲線）的走勢，分別呈現在：(A) 全世界、(B) 英國（於 2020/09/20 首次發現 Alpha）、(C) 印度（於 2020/10/05 首次發現 Delta）、(D) 南非（於 2021/11/08 首次發現 Omicron）。橫軸表示取得檢體樣本的日期，左方縱軸表示不同變異株的發生比率，右方縱軸表示當天病毒株總樣本數。圖中的不同曲線表示不同變異株的走勢。圖中灰色直方圖代表當天病毒株總樣本數。

 

Omicron 成為當前主要病毒株的原因：

  1. Omicron基因體序列中多了許多新變異，造成疫苗對 Omicron 辨識力降低，提高免疫逃脫 (immune escape)機會，因此增加突破性感染的機會 (Planas et al., Nature, 2021)。再加上疫苗對之前的主要變異株有相當的防禦力，病毒爭奪宿主的競爭之下，Omicron 感染力更提升。
  2. Omicron 的感染者以侵襲上呼吸道為主，較多為輕微症狀或無症狀患者，感染者有更高的機會繼續傳播，增加病毒傳染的可能性。對肺細胞感染力下降，住院與重症的機會較低 (Abdullah et al., 2021; Kozlo, 2022; Public Health England, Technical Briefing 34, 2021)。
 

  1. 世界衛生組織公告5株深受關切變異株 (Variant of Concern, VOC) 和2株需要注意變異株 (Variant of Interest, VOI)(2022-01-27)。5 個深受關切變異株為 Alpha（也稱為 B.1.1.7）、Beta（也稱為 B.1.351）、Gamma（也稱為 P.1）、Delta（也稱為 B.1.617.2）、Omicron（也稱為 B.1.1.529）。2 個需要注意變異株為 Mu（也稱為 B.1.621）、Lambda（也稱為 C.37）。資料來源：https://www.who.int/en/activities/tracking-SARS-CoV-2-variants/
  2. Omicron 演化出新的子型，包括 BA.1、BA.2、BA.3。至 2022-01-21 在 GISAID 上的資料，Omicron 的總數為 539,974 株，三個子型的個數（比率）分別為 BA.1: 525,945 (97.40%)、BA.2: 10,821 (2.00%)、BA.3: 88 (0.02%)。
  3. Omicron 的常見變異點，除了第六型病毒的4個特徵變異點：C241T(5’UTR)、C3037T(nsp3)、C14408T(nsp12)、A23403G(S) (亦即眾人熟知的胺基酸 D614G 變異) (Yang et al., 2020)，還有另外 55 個變異點，包括 37 個單位點變異和與 18 個單位點相關的缺失變異 (https://github.com/cov-lineages/constellations/tree/main/constellations/definitions)。

參考資料

 

Academia Sinica, Taiwan
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