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May 28, 2021

病毒變種,疫苗還有效嗎?帶你看 4 種現蹤臺灣的 COVID-19 變種病毒

這篇報導想要告訴你的事:

  • 政府認定近期臺灣本土案例數暴增的主因之一是「COVID-19 變種病毒」。指揮中心專家指出,英國變種病毒在病人體內的繁殖速度快,容易造成傳播,和國外出現大流行的趨勢一致。
  • 病毒突變是自然現象,突變次數不是重點,位置才是關鍵。例如新型冠狀病毒的「棘蛋白」就是關鍵的突變位置,可增強其傳染力。世界衛生組織曾在 2020 年 2 月初觀測到一隻變種病毒,短短幾個月內就取代中國武漢發現的初始病毒,成為全球最普遍流行的病毒。
  • 被世界衛生組織列為「高關注變異」的 4 種變種病毒,共同點是傳染性更強。尤其是英國變種病毒(B.1.1.7),已成為全球主流。
  • 疾管署的報告指出,現有疫苗對變異病毒感染輕症的保護力雖然下降,但避免重症與死亡個案的能力不受影響。學者呼籲,全民接種疫苗,才能降低病毒的傳播。

5 月 15 日,正逢週末假期,行政院卻突然在早上 10 點舉行記者會,院長蘇貞昌要向國民喊話。他替中央流行疫情指揮中心宣布了單日新增 180 例 COVID-19 本土案例的噩耗,疫情熱區雙北市即刻進入三級警戒,「病毒一再變種,感染力更強,傳播更快,臺灣正面臨新的挑戰。」他做了如此解釋。

當天下午指揮中心的例行記者會上,醫療應變組副組長羅一鈞揭曉基因定序的發現:當時臺灣的群聚案確診者感染的幾乎都是英國變種病毒。指揮中心分析華航諾富特、蘆洲獅子會、羅東遊藝場、萬華茶藝館不同群聚案等 34 名確診者體內的病毒,發現確診者病毒基因序列都屬於英國變種病毒,認為是同一個序列的病毒相互傳播。

從去年年初疫情爆發開始,臺灣的本土個案數一年增加 70 多例;但在 4 月 23 日發生華航機師親友確診之後,短短一個多月暴增逾 5 千人,政府認定病例成長快速的主因之一就是變種病毒。指揮中心專家諮詢小組召集人張上淳也曾提及,「英國變種病毒在病人體內的繁殖速度快,容易造成傳播,和國外出現大流行的趨勢一致。」

英國變種病毒究竟是什麼?和之前造成大流行的病毒有什麼不同?病毒會透過變種愈變愈強嗎?國際流行的南非、巴西、印度變種病毒是否已入侵臺灣?COVID-19 一再出現新的突變種,會不會影響現有疫苗的保護力?

一切要從什麼是「變種病毒」開始說起。

變種病毒是什麼?突變愈多次愈兇猛嗎?

和大多數的生物不同,病毒無法自己獨立繁殖更多的病毒,必須藉由感染健康的細胞,「劫持」細胞的繁殖系統,以複製病毒的遺傳物質。在複製過程中,難免會發生失誤,使得病毒的遺傳物質出現變化,進一步產生突變。

病毒的突變是在複製時自然產生錯誤的現象,突變愈多次並不代表病毒會變得愈「厲害」。中興大學獸醫病理生物學研究所教授吳弘毅指出,大部分的突變不會影響病毒的複製或致病能力,傳染力或致死率也不一定會增加;只有突變在重要的地方,才需要特別監測。

冠狀病毒的棘蛋白(Spike Protein)就是關鍵的突變位置。國家衛生研究院感染症與疫苗研究所副研究員級主治醫師齊嘉鈺解釋,棘蛋白可以分解成 S1 及 S2 兩個次單元,其中 S2 鑲嵌於病毒外套膜上,S1 上方則有和人體細胞表面的蛋白質「ACE2」結合的受體結合區(receptor-binding domain,RBD),「棘蛋白就像是一把鑰匙,打開 ACE2 這把鎖,就能順利進入人體細胞,進行繁殖。」

冠狀病毒模擬圖,紅色的物質就是棘蛋白,在電子顯微照相中看起來像是王冠,因此得名(圖片來源:美國疾病管制與預防中心)

因此,科學家特別關注棘蛋白的突變情形,例如世界衛生組織(WHO)曾指出,2020 年 1 月底至 2 月初觀測到一支變種的新型冠狀病毒,其棘蛋白出現 D614G 突變(註:棘蛋白的第 614 個胺基酸發生突變,從原本的 D 胺基酸突變成 G 胺基酸),短短幾個月內,就取代中國武漢發現的初始病毒,更在 6 月成為全球最普遍流行的病毒。

齊嘉鈺說明,原本的武漢病毒棘蛋白穩定性不足,進入人體細胞的效率較低,相較之下,D614G 變種病毒加強了棘蛋白「撬開細胞大門」的能力,且可以更快速產出大量的病毒,增加感染力跟傳播力,所以就成為強勢的病毒。

病毒關鍵位置突變產生高傳染力 還可能影響疫苗效果

目前被 WHO 列為「高關注變異」的 4 種變種病毒,包括英國變種病毒(B.1.1.7)、南非變種病毒(B.1.351)、巴西變種病毒(P.1)、印度變種病毒(B.1.617),全帶有 D614G 的突變,傳播力都明顯增加。

除了 D614G 突變,前三者的棘蛋白也同時出現 N501Y 突變(註:棘蛋白的第 501 個胺基酸發生突變,從原本的 N 胺基酸突變成 Y 胺基酸),齊嘉鈺表示,此處突變就位於在棘蛋白的 RBD 上,會增強棘蛋白和 ACE2 的交互作用,讓病毒更容易進入人體細胞。

棘蛋白的突變不僅讓病毒的傳染力更強,恐怕還會影響疫苗效果。疾管署防疫醫師顏嘉嫻說明,新冠疫苗的原理是把帶有新冠病毒棘蛋白的基因或複合物打入人體,讓免疫細胞「記住」病毒的長相,之後再碰到病毒時,就能快速反擊。但當變種病毒帶著突變的棘蛋白入侵,抗體可能無法有效「辨識」出病毒,疫苗效能便打了折扣。

顏嘉嫻指出,已有文獻證實「高關注變異」具有降低抗體的中和能力、增加病毒傳播力及疾病嚴重度的特性,可能影響現有診斷工具與疫苗的保護力。而這些變種病毒,已陸續在臺灣現蹤。

臺灣本土疫情破口:英國變種病毒

去年 12 月 27 日,一名 10 多歲的少年自英國搭機返臺,途中出現發燒症狀,入境後確診。指揮中心進行進一步的基因比對,最後確定少年感染的是英國變種病毒(B.1.1.7),成為臺灣首例。指揮中心也一度升級入境管制措施,禁止無居留證外籍人士入境。

指揮中心之所以如臨大敵,是因為該病毒驚人的傳染力。「B.1.1.7」變種病毒去年 9 月首次於英國發現,根據該國最大檢測實驗室的統計,它在短短兩個月便取代原本的病毒,成為主要感染源。目前全球共有 155 個國家通報境內出現確診病例,從全球共享流感數據庫 GISAID 的資料中可以發現,「B.1.1.7」已經是當前全世界的主流變種病毒。

全球主要 COVID-19 變種病毒株通報序列數變化

相較於各國在去年下半年即陸續遭英國變種病毒(B.1.1.7)大規模入侵,臺灣直到今年 4 月底才因為華航諾富特群聚案,不到一個月出現超過 30 名的確診者,並成為多起群聚案的主要感染源。張上淳曾在記者會中解釋,該病毒的特性是在體內快速複製、大量繁殖,造成帶原者體內病毒量高,導致傳播快速。

不過,張上淳也強調,跟其他病毒相比,英國變種病毒(B.1.1.7)的臨床表現並沒有顯著差異,症狀也都類似。目前國內群聚集中在中高齡族群,多數罹有慢性病,因此確診案例的病況看起來比先前還要嚴重。

本土病例中感染英國變種病毒株人數

英國變種病毒(B.1.1.7)會不會增加重症機會?齊嘉鈺指出,目前的研究結果還沒有一致性的答案。今年初有 3 篇大型研究都認為,「B.1.1.7」不但比之前流行的病毒株傳播力更強,也會增加重症及死亡率。

但是國際醫學期刊「刺胳針傳染病學」(The Lancet Infectious Diseases)於 4 月 12 日刊登的研究則發現,遭「B.1.1.7」病毒感染的住院患者,其重症率和死亡率並未高於其他病毒感染的病患,但病毒量確實較多。也就是說,變種病毒「B.1.1.7」比起之前的病毒更具傳染力,但不會加重疾病的嚴重度。

齊嘉鈺強調,不論會不會增加重症率,「B.1.1.7」確實容易傳染給更多的人,因此必定會造成更多需要住院、重症、甚至死亡的病例,進而對醫療帶來相當大威脅和衝擊。

「高關注變異」共同點:高度傳染性 皆曾現蹤臺灣

今年 3 月,WHO 對新冠病毒的變種病毒制定新的分類,依照病毒株對全球公共衛生的影響程度,由低到高分為「須留意的變異」(variant of interest,簡稱 VOI)、「高關注的變異」(variant of concern,簡稱 VOC)和「高衝擊的變異」(variant of high consequence,簡稱 VOHC),標準則包含疾病的傳播力、住院率、重症率、死亡率,是否會影響疫苗與現有的診斷工具等等。

強勢病毒「B.1.1.7」目前被列入第二級「高關注的變異」,齊嘉鈺解釋,該分類的標準是「已有科學證據顯示病毒有更強的傳染性或導致更嚴重的感染;先前感染或疫苗接種後產生的抗體中和作用顯著降低;治療或疫苗的有效性減少,或導致診斷檢測失敗。」

除了「B.1.1.7」,還有南非變種病毒(B.1.351)、巴西變種病毒(P.1),以及印度變種病毒(B.1.617),都在「高關注的變異」的分級。這三種病毒在臺灣都出現確診,不過全是境外移入案例,尚未擴散至社區。

科學家最早在去年 5 月於南非發現變種病毒「B.1.351」,累計到現在已有 111 國通報出現確診病例;臺灣的首例則是一名史瓦帝尼籍的男子,來臺工作期間確診,今年 1 月 12 日經實驗室確認是感染南非變種病毒。WHO 和美國疾病管制與預防中心的報告皆指出,南非變種病毒(B.1.351同樣具備高傳染性,但還沒有足夠的研究結果能證實其會引發更高的住院率與重症率。

巴西變種病毒(P.1)也有「傳播力高」的特性,去年 11 月在巴西出現第一起案例,至今擴散至 62 個國家,累積通報的序列數超過兩萬,其中美國、巴西、義大利的通報數最多。臺灣的首例則是一起境外移入家庭群聚,該個案長期居住巴西,今年 1 月 20 日舉家搭機返臺,居家檢疫時陸續出現發燒等症狀,經檢驗確認為巴西變種病毒(P.1)。

印度疫情失控原因多 沒有直接證據證明是變種病毒導致

最近因印度疫情失控而引發全球關注的印度變種病毒(B.1.617),雖然最早的樣本可追溯至去年 10 月,但陽明交通大學微生物及免疫學研究所副教授陳紀如表示,相關研究仍不足,從有限的證據看來,WHO 之所以將它納入「高關注的變異」,原因可能是其亞種「B.1.617.1」與「B.1.617.2」在多個國家的擴散率增快。目前「B.1.617」三種亞種病毒至少在 54 個國家現蹤。

而臺灣目前監測到至少 3 例印度變種病毒個案,全都是境外移入,張上淳曾在 5 月中旬強調,「(確診病例)一進來就完全被匡列,所以沒有造成在國內散播的疑慮。」

吳弘毅補充,現今針對印度變種病毒(B.1.617)的研究都是從間接的證據推測它會使傳播速率、致死率上升,但無直接的證據證明。最近印度確診人數節節上升,使得民眾擔憂「B.1.617」變種病毒是否為罪魁禍首,但包括 WHO 等研究機構都指出,除了出現新的變種病毒株,印度疫情失控可能還因為該國普遍防疫意識低落、人與人之間因宗教與選舉的高密集交流等等,是眾多因素加總的結果。

至於這 4 種變種病毒是否有「血緣關係」?吳弘毅認為,目前還無法斷定。他解釋,如果從通報的先後順序看來,是可能存在關聯性,但也可能是初始病毒在各地發展出的「特有種」;且觀察各國通報發現新型變種病毒的時間,會發現和該國疫情出現高峰的時間重疊,究竟是大量的群體感染導致病毒突變加速,還是變異的病毒使得疫情失控,又或者還有其他複雜的社會與政治因素導致疫情加劇,其因果關係還有待釐清。

病毒不停變異 打疫苗還有效嗎?

新型冠狀病毒在世界快速擴散、突變,引發一波波新的疫情,民眾擔憂現行開放施打的疫苗並非針對變種病毒而設計,恐怕效果不彰。齊嘉鈺表示,疫苗對變種病毒的效力強弱,可觀察抗體對病毒的「中和效果」,也就是抗體是否能和病毒緊密結合,「一旦病毒的棘蛋白被抗體卡住,RBD 無法暴露出來,就沒有機會去結合人體細胞上的『ACE2』,病毒自然也不能感染細胞了。而且,抗體抓到的病毒會遭『標記』,最後被免疫細胞發現而消滅掉。」

目前的研究發現,疫苗仍可維持對英國變種病毒(B.1.1.7)的中和效果,對南非變種病毒(B.1.351)、巴西變種病毒(P.1),以及印度變種病毒(B.1.617)的中和能力則降低,代表疫苗的效力減弱。

但抗體中和能力下降,不等於疫苗的保護力會完全失效。齊嘉鈺解釋,疫苗的保護力是藉由臨床試驗的結果,比較接種疫苗的人群與沒有接種疫苗的人群,觀察前者減少了多少罹病、重症或死亡的風險。舉例來說,雖然輝瑞疫苗接種者產生的抗體,對「B.1.351」的中和能力降低,但仍可維持一定的疫苗保護力,有效預防重症和死亡。

中東國家卡達 2021 年初先後出現變種病毒「B.1.1.7」和「B.1.351」大規模傳染,在施打兩劑的輝瑞疫苗後,保護力分別是 89% 和 75%,預防重症的保護力更可達 97.4%;WHO 於 5 月 25 日出刊的最新報告,也證實輝瑞疫苗可有效預防「B.1.1.7」和「B.1.351」的患者出現重症。此外,以臺灣目前主要施打的 AZ 疫苗來說,其針對「B.1.1.7」輕症感染仍維持一定的保護力。

針對 AZ 疫苗對變種病毒的保護力,羅一鈞也曾指出,根據 3 月 30 日發表在刺絡針期刊的研究論文,AZ 疫苗對英國變種病毒第二、三期臨床試驗結果發現,保護效力可高達 70%;即使接種後仍被感染,病毒量也會比較低,CT 值會從平均 20 增加到 28.8,不管對個人健康或傳播的威脅都大幅降低。

雖然目前各大藥廠的疫苗對預防感染有些許的差異,但陳紀如強調,所有疫苗對於預防重症及死亡,都有超過 95% 的效果,接種疫苗減低病毒的傳播與複製,正是避免病毒不斷變異出具有免疫逃脫或對抗治療的最好方法,「要有效預防新冠病毒的傳播,我認為還是需要全民接種疫苗。」

變種病毒對疫苗的影響,疾管署的疫苗報告也指出,已有初步的研究顯示,現有疫苗對感染輕症的保護力雖然下降,但避免重症與死亡個案的能力不受影響。也有部分的研究證明疫苗可降低無症狀的感染率,不過能否有效減少病毒的傳播,還需要更多的證據。

「病毒會愈變愈聰明」 專家籲全民接種才可能中止大流行

「疫情失控不一定都是病毒變強或加速傳播力導致,不能全都怪給病毒。」吳弘毅表示,病毒如果變得太致命,反而容易因宿主死亡,使得病毒自己也活不下去,反而侷限其影響範圍,對病毒而言不一定是好事。2003 年的 SARS、2012 年的MERS 死亡率都很高,但疫情持續時間相對短,也未造成全球流行,就是典型的例子。現在的病毒很「聰明」,因為它不會提高致死率,反而是透過高傳染性讓更多人成為宿主,再藉由突變延續生命。

截至 5 月 25 日,臺灣接種疫苗的人數近 32 萬人,接種率僅 1%。吳弘毅呼籲,接種疫苗後身體會產生抗體來對抗病毒,以降低感染的機率、或降低感染後疾病的嚴重程度,「這也是為什麼大規模的接種疫苗很重要,當越來越多人有了免疫力,減少染疫機會,新冠病毒才可能傳不下去。」

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記者:陳珮瑜

設計:吳曼努

圖表製作:吳曼努、李又如

資料協力:新興科技媒體中心

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