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病毒在被感染的细胞中复制时会积累突变
重复复制会导致病毒株显示出减弱的毒性
如果减毒病毒能产生免疫而不引起严重疾病，这种毒株可以作为疫苗
这种方法并不新鲜
艾伯特·萨宾在20世纪中期开发了一种减毒脊髓灰质炎病毒疫苗，有助于根除西半球自然发生的脊髓灰质炎
风疹、麻疹、黄热病和其他疾病的减毒病毒疫苗被广泛使用
能否为新冠肺炎开发类似的疫苗？ 阿拉巴马大学伯明翰分校的研究人员在《病毒学杂志》上发表了一项关于这种可能性的基础研究
他们问了一个简单的问题:当导致新冠肺炎的新型冠状病毒病毒在组织培养中连续几代生长时——病毒学家称之为传代——哪些突变占主导地位？ UAB的研究人员发现，新型冠状病毒分离株在Vero E6细胞(一种通常用于病毒繁殖的肾细胞株)中反复传代生长时，能迅速适应
进化后的病毒获得了更高的传染性，表现出更快的感染传播，并在Vero细胞上形成了明显更大的斑块
斑块是细胞层的可见片段，细胞被病毒增殖和释放所破坏
对于UAB研究人员测试的一种新型冠状病毒病毒株——一种来自华盛顿州的病毒株，它是2020年初在美国首次检测到的新冠肺炎病毒——从细胞中释放的传染性病毒颗粒的平均数量比四次传代后释放的传染性颗粒的数量少100倍
由伊利亚·弗罗洛夫博士领导的研究人员
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，UAB微生物系教授，发现病毒进化由两个主要机制发展而来
第一个是在华盛顿州新型冠状病毒分离物的刺突蛋白中插入了7个氨基酸，包括两个带正电荷的氨基酸
该病毒利用其刺突蛋白附着在细胞上的ACE2受体上，从而触发其进入细胞
因此，刺突蛋白是发病的主要决定因素
第二种机制是一个氨基酸从丝氨酸变为甘氨酸，这是一种突变，称为S686G，位于其切割位点附近的刺突蛋白中
这两种机制都提高了突变体与硫酸乙酰肝素结合的能力，硫酸乙酰肝素大量存在于细胞表面
这两个变化也增加了斑块的大小和感染率
与细胞膜上硫酸乙酰肝素的结合似乎是病毒在尖刺与细胞ACE2受体高亲和力相互作用之前的主要附着机制
作为一项生物学意义的测试，肝素溶液——一种相关的多糖——抑制了突变病毒的传染性，这些病毒与硫酸乙酰肝素的结合增强，而肝素并没有降低非突变病毒的传染性
为了测试这两种主要机制的独立效应，UAB的研究人员将每一种变化都克隆到了DNA中，该DNA是2020年1月测序的第一个中国新型冠状病毒武汉分离株基因组的拷贝
从这些脱氧核糖核酸构建体产生的核糖核酸拷贝被输送到细胞中，然后细胞产生病毒
研究人员发现，每种单一机制都增加了构建体与硫酸乙酰肝素的结合，具有这两种变化的双突变体构建体的感染率明显高于任一单一突变体
“双突变体的一个重要特征是，它在培养细胞中的进一步进化似乎不太可能，”弗罗洛夫说
他说重组的单突变体在进一步的传代中继续积累各种第二位点突变，而包含氨基酸插入和S686G的双突变体是稳定的，没有获得额外的变化
有趣的是，新型冠状病毒病毒是一种正链核糖核酸冠状病毒
α病毒也是正链核糖核酸病毒
其他研究表明，基孔肯雅病毒、委内瑞拉马脑炎病毒、罗斯河病毒和辛德比斯病毒在细胞培养生长过程中表现出类似的快速进化，包括斑块尺寸增大、与硫酸乙酰肝素的相互作用增强以及感染的刺激传播
重要的是，这些进化的α病毒通常对小鼠和人类的致病性大大降低
弗罗洛夫说:“与其他RNA+病毒的硫酸乙酰肝素结合突变体一样，进化的新型冠状病毒病毒也可能在体内被减毒，特别是表现出最适应表型的双突变体。”
“因此，它们也可以用作开发新冠肺炎稳定减毒活疫苗的基础
" 除了弗罗洛夫，这项研究由托德·格林博士共同领导
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副教授埃琳娜·弗洛娃博士
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，教授，都在UAB微生物系
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