abinScience病毒科普解码计划 | 第8期 病毒科普解码计划 | 第8期 病毒变异与分类：为何RNA病毒变异快？

你是否好奇，为什么新冠病毒（SARS-CoV-2）会频繁出现变异株？为什么流感疫苗年年都要更新？又为什么某些病毒几十年如一日毫无变化？这些问题背后，答案只有四个字：病毒变异。在病毒学研究中，RNA病毒被称为“高变之王”，它们的变异速度远高于DNA病毒。这种特性，既是它们适应环境的武器，也让疫苗设计、防控策略变得更具挑战。今天我们将从病毒分子层面解读：病毒如何变异？RNA病毒为何特别擅长变？变异对病毒分类与防疫意味着什么？abinScience专注病毒相关蛋白抗体的开发，为科学研究提供关键支持。

图1. 病毒变异示意图（病毒基因变异的不同类型。来源：Kann, A. J. (2012). Principles of Molecular Virology, Fifth Edition）

 

一、什么是病毒变异？

病毒变异指的是病毒基因组（DNA或RNA）在复制过程中发生的碱基变化，可能表现为：

• 点突变（单个碱基改变）
• 插入或缺失（插入/丢失一段碱基）
• 重组（与其他病毒基因片段交换）
• 重排（基因片段重新排列）

这些变异可能导致病毒：

• 结构改变（尤其是表面蛋白）
• 感染力增强或减弱
• 逃避免疫系统识别（抗原逃逸）
• 致病性、传播力发生改变

二、RNA病毒 vs DNA病毒：谁更“容易出错”？

图2. RNA vs DNA病毒变异图（对比RNA病毒与DNA病毒的突变机制。来源：Sanjuán, R., & Domingo-Calap, P. (2013). Current Opinion in Virology)

 

三、为什么RNA病毒特别“善变”？

• ✅ 1. 缺乏“错别字纠正机制” RNA病毒的复制酶（RdRp）不像DNA聚合酶那样具备“校对功能”，复制时容忍错误，突变得以积累。
• ✅ 2. 复制周期快、载量大 一个感染周期内，RNA病毒可产生数百万个子代，变异概率与数量级直接相关。
• ✅ 3. 群体效应（病毒群体中的“准种群”） 即使单个病毒突变无明显优势，群体中多个突变共存，有助于病毒适应新环境、逃避免疫。
• ✅ 4. 高度重组与重配能力 部分RNA病毒（如流感病毒）为分段基因组，多个病毒感染同一细胞后可交换基因片段，生成新型组合。

图3. RNA病毒变异机制图（描述：展示RNA病毒的突变与重组过程。来源：DOI: 10.1111/nyas.13304）

 

四、变异对病毒分类与命名的影响

病毒的分类不仅依赖基因型，还包括变异特征与抗原型变化。以新冠病毒为例：

• WHO 设立“关注变异株”（VOCs）命名系统，如 Alpha（B.1.1.7）、Delta、Omicron 等
• 各变异株因S蛋白突变导致传播力、免疫逃逸力不同
• 分类帮助追踪疫情、评估疫苗保护效果、指导防控策略

此外，HIV、登革热病毒、丙肝病毒（HCV）等也均因变异频繁而存在多个基因型和亚型，对药物敏感性差异显著。

图4. 病毒变异分类图（新冠变异株的命名与分类。来源：DOI: 10.1002/gch2.1018）

 

五、变异如何影响疫苗和治疗策略？

图5. 疫苗逃逸与抗原漂移图（病毒变异导致的疫苗失效机制。来源：DOI: 10.1177/2515135520908121）

 

六、我们如何监测病毒变异？

现代病毒监测系统依赖基因组测序技术，实现全球范围的实时监控：

• GISAID：全球流感和新冠病毒序列共享平台
• Nextstrain：可视化病毒变异传播树
• WHO、CDC、欧洲疾控中心：定期发布变异株风险通报

图6. 病毒变异监测图（病毒变异监测的全球网络。来源：DOI: 10.1038/s41588-022-01033-y）

 

七、科研前沿：能否“锁住”病毒变异？

• 方向：广谱疫苗设计，示例：针对病毒保守区域（如RNA聚合酶），避免抗原变异影响
• 方向：mRNA疫苗平台，示例：快速定制化更新，适应突变株
• 方向：AI辅助变异预测，示例：利用深度学习建模病毒突变路径
• 方向：抗体鸡尾酒疗法，示例：多抗体协同识别多个表位，提升中和能力

八、结语：病毒变异是“生存手段”，更是“防控挑战”

变异，是RNA病毒的“日常操作”。它们不是在谋划毁灭人类，而是在执行生存本能。

理解病毒如何变、为何变、变了什么，是我们构建科学防控体系、开发有效疫苗和药物的基础。abinScience持续致力于病毒相关蛋白抗体的开发，助力全球抗病毒研究。