Kappa(B.1.617.1)
1、关键突变
Kappa在刺突蛋白上携带6个定义性氨基酸替换。L452R和E484Q位于RBD区域,是决定生物学特性的核心。P681R位于furin切割位点,加速S蛋白切割并增强合胞体形成。
| 基因 | 突变 | 类型 | 功能影响 |
|---|---|---|---|
| S | L452R | 错义突变 | RBD区域,增强ACE2受体亲和力,降低中和抗体识别 |
| S | E484Q | 错义突变 | RBD关键表位,增强ACE2结合,介导免疫逃逸 |
| S | P681R | 错义突变 | 弗林蛋白酶切割位点,显著增强合胞体形成,促进细胞间传播 |
| S | D614G | 错义突变 | SD1区域,增强病毒粒子感染性,几乎所有后期谱系均携带 |
| S | E154K | 错义突变 | NTD超变区,可能削弱N端结构域抗体结合 |
| S | Q1071H | 错义突变 | HR2七肽重复区,功能影响未明确 |
非刺突蛋白同样存在多处替换:ORF1ab的P314L、N蛋白的R203M和D377Y、M蛋白的I82S、ORF3a的S26L以及ORF7a的V82A。它们共同构成了Kappa的完整突变图谱。
2、命名由来
B.1.617.1属于Pango谱系B.1.617的三个子分支之一。另外两个分别是B.1.617.2(Delta)和B.1.617.3,后者在全球传播中几乎没有造成影响。
按照Pango命名规则,B.1.617代表一个独立进化分支,后缀".1"表示这个分支下第一个被定义的子谱系。2021年5月,WHO启动希腊字母命名体系,将B.1.617.1命名为Kappa(κ)。此前在2021年4月1日,英格兰公共卫生署已把它指定为VUI-21APR-01。2021年4月4日WHO正式列为VOI,同年9月20日降级为前VOI。
与亲本谱系B.1.617相比,Kappa的关键区别是获得E484Q突变。跟姊妹谱系Delta相比:两者共享L452R、D614G和P681R,但Kappa携带E484Q而Delta以T478K取而代之。这个RBD区域的氨基酸差异,最终决定了Delta在全球传播竞赛中的压倒性优势。
3、特征解读
Kappa的媒体绰号是双重突变体。这源于RBD区域同时出现L452R和E484Q两个关键替换。在它出现的2021年初,还没有哪个流行谱系同时携带这两个RBD突变。
L452R此前已在Epsilon(B.1.427/B.1.429)中出现,与约20%的传染性增强和病毒载量升高相关。E484Q则是E484K的近亲,后者是Beta(B.1.351)和Gamma(P.1)的标志性免疫逃逸突变。两个突变同时现身,自然引发了对抗体逃逸协同加成的担忧。
但实际结果没那么严重。Ferreira等人的关键研究发现,L452R和E484Q并不存在协同效应。同时携带两个突变仅产生了与单个突变相似的抗体逃逸水平。这个发现部分解释了Kappa输给Delta的原因。它的免疫逃逸能力不足以弥补传播力上的差距。
Singh等人的系统分析揭示了一个更深入的事实。在印度2021年4月第二波疫情爆发前,Kappa已在印度国内悄然积累,一度占据提交序列的半数以上。研究者把它描述为连接Alpha(第一波)和Delta(第二波)的过渡变异株。Kappa的演化意义在于,它为Delta的诞生准备好了三个关键突变中的两个——L452R和P681R。Delta需要做的,只是把E484Q换成T478K,就在传播力上完成了质的飞跃。
与同类谱系相比,Kappa的免疫逃逸能力低于Beta(10倍级的中和下降),但高于Alpha。它缺乏Beta的K417N和N501Y组合,也没有Delta后来获得的T478K。这使它在抗体逃逸和传播效率两个维度上都处于中间位置。哪边都不够极致。
4、全球分布
Kappa的全球分布高度集中于印度。截至2021年中,全球约8,500条GISAID序列中,印度贡献了近七成。
| 国家/地区 | 序列数 | 占比 | 趋势 |
|---|---|---|---|
| 印度 | 5,015 | 68.8% | 2021年3月达峰后急剧下降 |
| 英国 | 526 | 7.2% | 输入性为主,社区传播有限 |
| 加拿大 | 483 | 6.6% | 零星检出,未形成持续传播链 |
| 美国 | 340 | 4.7% | 2021年春夏季零星检出 |
| 爱尔兰 | 204 | 2.8% | 输入病例,无持续社区传播 |
| 德国 | 182 | 2.5% | 零星检出 |
| 澳大利亚 | 126 | 1.7% | 2021年6月墨尔本聚集性疫情(约60例) |
| 其他 | 668 | 9.2% | 分布于30余个国家,均为散发 |
WHO数据显示,截至2021年5月11日已有34个国家报告Kappa检出,到5月25日增至41个。2021年下半年起,在全球范围内被Delta迅速取代。2022年2月以后基本无新增序列报告。
5、传播力评估
相对增长优势
Kappa在印度2021年1至3月期间展现出明显的增长优势,一度超越Alpha成为印度主导谱系。但自2021年4月起,随着Delta的快速崛起,Kappa在全球范围内的检出比例持续下降。它的传播力弱于Delta,大致与Alpha相当或略高。
免疫逃逸能力
多项活病毒中和实验给出了相似的结论。Edara等在NEJM报告中指出:康复者血清对Kappa的中和GMT从514降至79,下降约6.5倍。mRNA-1273疫苗接种者血清GMT从1332降至190,约7.0倍下降。BNT162b2疫苗接种者血清GMT从1176降至164,约7.2倍下降。这个水平的逃逸程度大致与E484K单突变相当,远低于Beta(约10至15倍)和后来的Omicron(数十倍级)。
Liu等在Cell发表的结构生物学分析进一步确认,Kappa虽携带两个RBD突变,但它的抗原性距离并未显著偏离祖先株。与Beta和Gamma相比,Kappa的抗原性更接近野生型。
临床严重性
无明确证据表明Kappa导致更严重的临床症状或更高的住院率。体外实验中P681R突变增强了合胞体形成,提示潜在致病性可能增加,但人群流行病学数据并不支持这一推断。2021年中澳大利亚墨尔本爆发的Kappa聚集性疫情(约60例)未报告异常重症率。
参考文献
- Ferreira IATM, Kemp SA, Datir R, et al. SARS-CoV-2 B.1.617 Mutations L452R and E484Q Are Not Synergistic for Antibody Evasion. J Infect Dis. 2021;224(6):989-994. DOI: 10.1093/infdis/jiab368
- Ren W, Ju X, Gong M, et al. Characterization of SARS-CoV-2 Variants B.1.617.1 (Kappa), B.1.617.2 (Delta), and B.1.618 by Cell Entry and Immune Evasion. mBio. 2022;13(2):e00099-22. DOI: 10.1128/mbio.00099-22
- Singh J, Malhotra AG, Biswas D, et al. Relative Consolidation of the Kappa Variant Pre-Dates the Massive Second Wave of COVID-19 in India. Genes. 2021;12(11):1803. DOI: 10.3390/genes12111803
- Edara VV, Pinsky BA, Suthar MS, et al. Infection and Vaccine-Induced Neutralizing-Antibody Responses to the SARS-CoV-2 B.1.617 Variants. N Engl J Med. 2021;385(7):664-666. DOI: 10.1056/NEJMc2107799
- Liu C, Ginn HM, Dejnirattisai W, et al. Reduced neutralization of SARS-CoV-2 B.1.617 by vaccine and convalescent serum. Cell. 2021;184(16):4220-4236.e13. DOI: 10.1016/j.cell.2021.06.020
