自2019年末首次發現新冠病毒（SARS-CoV-2）以來，病毒一直在不斷發生突變，形成了包括德爾塔（Delta）和奧密克戎（Omicron）在內的一系列突變株。在這些變異株的基因組中，出現了許多可以影響病毒傳播力或免疫逃逸力的功能性突變。近期研究發現，病毒S基因上的某些突變的發生與免疫壓力相關，但對于新冠病毒進化的整體軌跡以及免疫壓力對病毒進化的具體貢獻仍不清楚。

　　7月14日，中國科學院北京基因組研究所（國家生物信息中心）李明錕團隊與北京大學、昌平實驗室曹云龍團隊合作，在《自然生態與進化》（Nature Ecology & Evolution）期刊上發表了題為Immune evasion and ACE2 binding affinity contribute to SARS-CoV-2 evolution 的研究論文。該研究分析了新冠病毒在進化過程中依賴的兩種驅動力，即抗體免疫逃逸力和血管緊張素轉化酶2（ACE2）結合親和力，并揭示了這兩種驅動力在新冠病毒不同變異株流行期間對病毒進化的貢獻。

　　該研究對2019年至2022年的600萬條新冠病毒基因組進行了分析。研究發現，除了埃爾法（Alpha）和奧密克戎（Omicron）變異株出現帶來的突變數目劇烈升高外，新冠病毒基因組進化速率基本保持穩定。然而，隨著時間的推移，新增突變逐漸集中在受體結合區域（RBD），導致該區域的進化速率加快。同時，研究發現RBD區域的突變呈現出明顯的株系特征，即有近似RBD序列的變異株傾向發生相同的突變，而這種特征在RBD以外的基因組區域未觀察到。隨后，研究使用了深度突變掃描技術（Deep Mutation Screening）數據來評估新冠病毒RBD區域不同突變的免疫逃逸力。分析發現，不同病毒株系發生的突變逃逸的抗體類型存在明顯差異，并且不同抗原表位受到的抗體免疫壓力與該區域內發生免疫逃逸的頻率呈正相關。隨著時間的推移，這種相關性不斷增強（在BA.5變異株中的皮爾遜相關系數為0.8），這表明人群中由疫苗接種和自然感染引起的免疫壓力可能是近期新冠病毒進化的主要驅動力。

　　此外，研究還發現在新冠病毒早期流行階段（包括Omicron出現早期）發生的突變具有較高的ACE2結合親和力，而后期發生的突變具有更高的免疫逃逸能力。研究隨后通過多元線性回歸對這兩個因素的影響進行了量化分析，結果顯示免疫逃逸能力和ACE2結合親和力都與突變發生率顯著相關，這表明ACE2結合親和力和免疫逃逸力都影響了病毒的進化。在病毒流行的不同階段，他們對病毒進化的貢獻也不同。進一步分析還發現，免疫逃逸能力與突變發生的相關性更強，而ACE2結合親和力與病毒在人群中的傳播適應性（通過RoHo量化）更為相關。

　　綜上所述，這項研究對2019年至2022年新冠病毒的進化軌跡進行了系統分析，發現免疫逃逸和ACE2結合親和力是病毒進化的共同推動因素，而它們的相對作用大小取決于群體免疫背景的變化。這項研究加深了我們對新冠病毒進化規律的理解，為進一步預測病毒進化方向提供了基礎，并為研究其它病毒的進化特征提供了新的思路和方法。

　　該研究得到了國家自然科學基金、中科院先導專項以及“一帶一路”國際科學組織聯盟聯合研究合作專項的資助。　　

新冠病毒基因組抗原表位突變頻率與免疫壓力相關性