约翰·霍普金斯医疗集团的新研究显示，新冠病毒出现的第一个加速 COVID-19 大流行的突变，是一种进化适应的结果，目的是为了修复由触发新冠疫情大流行的初始变异给病毒本身带来的缺陷。

新证据发表在 12 月 23 日的《科学进展》（Science Advances）杂志上。研究人员表示该研究解决了有关新冠病毒表面“刺突”蛋白的两个关键突变的重要生物学问题。它表明，新冠病毒在人群中开始传播几个月后，刺突蛋白基因中的一种名为 D614G 的突变并不是对其新人类宿主的适应。相反，这种突变是对新冠疫情开始前，刺突蛋白基因发生的巨大变化的适应，而正是该变化使得新冠病毒得以通过呼吸系统在人与人之间传播。

约翰·霍普金斯大学医学院生物化学教授 Stephen Gould 博士说，“这项研究表明，新冠病毒刺突蛋白进化过程中前两个基因的改变与他们的功能相关，这些信息可以提高我们对刺突蛋白如何工作以及病毒如何进化的理解，对疫苗设计和 COVID 抗体的有效性具有重要意义”。研究开始时，他的实验室正在研究新冠病毒刺突蛋白的基础生物学。

Gould 介绍，新冠病毒的初始突变被科学家称为弗林蛋白酶切割位点插入突变。

世界各地其他科学家的研究表明，这种突变使新冠病毒的刺突蛋白被切断，并为新冠病毒快速感染呼吸道内壁细胞做好准备。

Gould 说，虽然这个最初的变异对于帮助新冠病毒有效地进入人体细胞至关重要，但这个突变所带来的影响并非都是好的，因为它将刺突蛋白结构切割成两个独立的部分。

Gould 解释，这种变化破坏了刺突蛋白的其他功能，并为第二次突变创造了进化压力，而这个第二次突变需要恢复刺突蛋白被破坏的功能，同时保持初始突变的快速感染优势。

新冠疫情开始后不久，即 2020 年初，多伦多大学的研究人员发现了新冠病毒随即而来的突变，称为 D614G，但其确切功能当时尚不清楚。

Gould 带领该研究的第一作者、博士生郭晨栩，与研究团队着手了解 D614G 突变及其影响。

Gould 团队利用约翰·霍普金斯医院 2020 年 4 月住院的数十位 COVID 患者的血液样本，从中分离出刺突蛋白的抗体，并通过这些抗体来追踪经过基因工程改造的人类细胞中刺突蛋白的位置。

他们发现，D614G 突变改变了刺突蛋白在细胞内运输的方向，把新冠病毒从人类细胞表面拉入细胞内一个称为溶酶体的小隔间，并在那里由刺突蛋白将其重新塑造成一种储存病毒的容器，专门用来积累和释放新冠病毒颗粒到细胞外部。

此外，D614G 突变还导致细胞表面刺突蛋白的含量下降了 70%。

“由于受新冠病毒感染的细胞表面的刺突蛋白变少了，免疫系统可能更难识别和杀死那些含有病毒的细胞，”Gould 说。

Gould 还与约翰·霍普金斯大学布隆伯格公共卫生学院微生物学和免疫学教授 Andrew Pekosz 博士的实验室合作，后者证实这些突变在新冠病毒感染的细胞中具有相同的效果。

研究人员警告说，目前的研究并未提供有关该病毒起源的信息。然而，他们的工作表明这两种突变可能是快速、连续发生的。

Gould 和 Pekosz 正密切关注新冠病毒最新毒株中刺突蛋白的突变，并将继续研究他们如何影响刺突蛋白的运输、负责把刺突蛋白递送至溶酶体的人类蛋白质是什么、以及刺突蛋白如何使溶酶体转化为释放更多病毒的隔间。

该研究得到了美国国立卫生研究院（UG3CA241687、R35HL150807、HHSN272201400007C、U19A1088791）、Capricor 公司和约翰·霍普金斯教务长新冠病毒免疫发病机制研究基金的资助。郭晨栩同时也是一名约翰·霍普金斯-阿斯利康学者。

除了 Stephen Gould、郭晨栩和 Andrew Pekosz，该研究的其他贡献者包括约翰·霍普金斯大学的 Shang-Jui Tsai、Yiwei Ai、Maggie Li、Eduardo Anaya 和 Andrea Cox。

Gould、郭晨栩和 Tsai 是约翰·霍普金斯大学持有的知识产权的受益人，其中部分知识产权与本文相关。 Gould 曾担任 Capricor 公司的付费咨询顾问，此前持有 Capricor 的股权。 这些情况已经获得约翰·霍普金斯大学就相关利益冲突政策的审查和批准。