資料圖片:COVID-19 疫情至今一年半,全球已感染超過 1.73 億人,並導致超過 370 萬人死亡。圖片來源:Clay Banks @unsplash

【不能承受之輕】全球致病冠狀病毒 SARS-CoV-2 顆粒總重量最多 10 公斤 專家:重量輕不等於破壞力低

有沒有想過,如果將目前在全球人類中傳播的所有導致武漢肺炎 (COVID-19) 的冠狀病毒 SARS-CoV-2 顆粒加起來有多重?最新刊於《美國國家科學院期刊 (PNAS) 》的研究就指,以每個感染者在感染高峰期攜帶約 100 億至 1,000 億粒 SARS-CoV-2 顆粒估算,再視乎感染人數之不同估計,全球 SARS-CoV-2 的總重量約為 100 克至 10 公斤,該重量範圍介乎於一個蘋果和一個幼兒之間。

然而,該研究的高級作者、以色列魏茨曼科學研究所植物與環境科學系教授 Ron Milo 以核彈所含可用作核分裂原料只需不到 100 公斤,卻可令一個城市完全被摧毁作例子,指重量輕並不代表病毒造成的破壞微不足道。

COVID-19 疫情至今一年半,全球已感染超過 1.73 億人,並導致超過 370 萬人死亡。

為了計算每個感染者可能攜帶多少病毒,團隊使用了之前從普通獼猴身上進行的測量,了解牠們在感染高峰期間在已知易受病毒影響的各種組織包括肺部、扁桃腺、淋巴結和消化系統中攜帶了多少 SARS-CoV-2 。然後,團隊將獼猴每克組織中存在的病毒顆粒數量與人體組織的質量相乘,以推算人體組織中的病毒顆粒量。

根據之前基於病毒直徑的計算,他們已經知道每個病毒顆粒的質量為 1 毫沙克 (femtogram, 10-15 克) 。使用每個顆粒的質量和估計的顆粒數量,計算出每個人在感染高峰時攜帶約 1–10 微克的病毒顆粒。

團隊指,整理出這些數字能更了解整個感染過程中體內發生的情況,例如有多少細胞被感染,以及體內產生的病毒顆粒數量與病毒演化速度的比較。

估算 SARS-CoV-2 每傳播鏈可每月累積 3 個基因突變

團隊亦計算了病毒在單次感染過程中以及整個人口中平均會累積多少突變。團隊使用了先前對相似的冠狀病毒單個核苷酸 (nucleotide) 突變頻率的估計,乘以 SARS-CoV-2 基因組中的核苷酸數量,然後考慮了在感染者身體中的病毒複製次數。

團隊發現,在單個宿主中感染期間,病毒會在其整個基因組中積累大約 0.1–1 個基因突變。有鑑於要感染另一人須花 4–5 天時間,因此該病毒在單個傳播鏈每月會出現大約 3 處突變,但這些突變不一定會改變病毒的毒性與傳染力,也不一定能在各地繼續傳播下去。

不過,研究也發現各受感染者所含的病毒顆粒數量很大差異。事實上,可以相差五到六個數量級 (magnitude) ,換言之一些感染者帶的病毒顆粒可能比其他人多數百萬倍。

團隊指,現時已知病毒載量低的人感染他人機會確實較低,但目前尚未清楚超級傳播者是否比其他人更容易傳播病毒,是由於生物學原因,例如高病毒載量,還是社交接觸環境的原因,例如在封閉空間舉行的大型活動中與人有很多親密接觸所致。團隊希望研究可引發新的想法和新的實驗了解 SARS-CoV-2 。

來源:
Live Science, How much does all the SARS-CoV-2 in the world weigh?, 8 June 2021

報告:
Sender, R., Bar-On, Y.M., Gleizer, S. & et al. (2021). The total number and mass of SARS-CoV-2 virions. PNAS June 22, 2021 118 (25) e2024815118. doi: 10.1073/pnas.2024815118

文/Alan Chiu

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