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來自紐約市的老鼠糞便。 威斯康辛州狗公園的糞便。 密蘇裡州一家醫院的人類排泄物。 這些是讓我們為冠狀病毒傳奇的下一章做好準備的一些材料。
疫情大流行四年多來，該病毒已經放鬆了對大多數人身體和思想的控制。 但一種能夠更好地躲避我們的免疫防禦的新變體可能還會出現，從而破壞來之不易的恢復正常狀態。
全國各地的科學家正在觀察最初的跡象。
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“我們不再處於大流行的嚴重階段，我認為這是可以理解的，而且可能是一件好事”，包括科學家在內的大多數人都已經回到了大流行前的生活，傑西·布魯姆（Jesse Bloom）說，他是該研究所的演化生物學家。西雅圖弗雷德‧哈欽森癌症中心。
「話雖如此，病毒仍在進化； 它仍然感染著大量的人，」他補充道。 “我們需要繼續追蹤此事。”
布魯姆和其他研究人員正試圖了解冠狀病毒在人群累積免疫力時如何表現和演化。 其他團隊正在探索人體對感染的反應，包括被稱為長期新冠病毒的複雜症候群。
一些科學家承擔了一項日益艱鉅的任務：在擁擠的呼吸道環境中評估疫苗的有效性。
芝加哥大學進化生物學家莎拉·科比說：“從理智上講，至少對我來說，這種病毒只會變得越來越有趣。”
「在某些方面，SARS-CoV-2 很好地提醒了我們該領域一些最深刻的問題，以及我們在回答其中許多問題方面還需要走多遠。”
密蘇里大學病毒專家馬克·約翰遜（Marc Johnson）表示，密切分析廢水中出現的新變種可能有助於預測可能出現的其他形式，他一直在囓齒類動物和人類的糞便樣本中尋找冠狀病毒的迭代。
約翰遜說：“它們有助於了解這種病毒的進化以及接下來可能發生的情況，甚至可能有助於了解如何製造更好的疫苗。”
“黑天鵝事件”
演化生物學曾經是一項深奧的研究，需要花幾個小時盯著電腦螢幕。 這項工作對公共衛生的影響往往是微不足道的。
大流行改變了這一點。 布魯姆說，現在可以比以前更容易、更快地製造疫苗，因此「真正了解病毒如何進化有越來越多的實際用途」。
許多現在研究冠狀病毒的演化生物學家，包括布魯姆，都是流感的專家，流感從最直接的前身開始，每兩到八年就會演化成一種新的變種。
科學家們預期冠狀病毒也會有類似的行為。 但 omicron 帶來了數十種新突變——這是令人震驚的“黑天鵝事件”，布魯姆說。 然後是 BA.2.86，這是進化上的另一個巨大飛躍，表明該病毒仍然不可預測。
在人群中繁衍生息的病毒的迭代具有某種優勢——或許能夠避開免疫系統，或具有極高的傳染性。 亞特蘭大埃默里大學的演化生物學家卡蒂亞·科勒（Katia Koelle）說，對於個體來說，「不存在這樣的演化壓力」。
結果是，慢性感染（通常發生在免疫功能低下的人身上）為病毒提供了嘗試新形式的機會，使其在進化上按下了快轉按鈕。 （病毒在體內的持續存在也被認為是造成長期新冠肺炎的原因之一。）
冠狀病毒的慢性感染很少見，即使在免疫功能低下的人群中也是如此。 但 2020 年底的 alpha 變體、2021 年底的 omicron 變體以及 2023 年夏天首次檢測到的 BA.2.86——現在都被認為是來自免疫功能低下的人群。
科勒說，隨著病毒進化而獲得的一些突變可能根本沒有好處，甚至可能會阻礙病毒的發展。 並非所有病毒版本都對人群構成廣泛威脅——例如，BA.2.86 最終沒有。
但這些基因改變可能預示著未來。
BA.2.86 出現後，對其基因組的仔細分析揭示了該病毒對人體免疫防禦仍然敏感的一個點。 約翰遜猜測該病毒的下一步行動將是在該位置發生突變。
「果然，它就這樣出現了，」他指的是 JN.1，該變種目前佔絕大多數感染。
「我們越多地看到像 BA.2.86 這樣的譜系，它們似乎來自慢性感染，我們就越有這樣的爭論，嘿，這確實是我們應該關注的事情，」他補充道。
約翰遜分析了全國各地 20,000 多個廢水樣本，發現了不到 60 個可能來自免疫功能低下人群的病毒基因序列。
只有當「超級傳播者」——在糞便中傳播大量病毒的個體——碰巧生活在有廢水監控的地區時，才會出現這樣的序列。 「我確信還有更多，」約翰遜說。 “我只是不知道還有多少。”
監控不穩定
由於美國和其他地方對冠狀病毒變種的監測有限，尋找新危險跡象的科學家受到限制。
包括美國在內的許多國家在疫情最嚴重的時候加大了追蹤力道。 但後來它們被削減了，讓科學家猜測呼吸道病毒感染的規模。 廢水和住院治療可以提供線索，但這都不是敏感指標。
「在美國，我們從未對呼吸道病原體進行過特別系統的監測，但現在更不繫統了，」科比說。 “我們對這些病原體負擔的理解，更不用說它們的進化，已經受到了真正的損害。”
不密切追蹤病毒還會帶來另一個後果：每年都有多種呼吸道病毒需要對抗，現在衡量疫苗的有效性極具挑戰性。
在新冠疫情爆發之前，科學家透過比較流感檢測呈陽性和未檢測呈陽性的人的疫苗接種狀況來評估流感疫苗的有效性。
但現在，隨著新冠疫苗和呼吸道合胞病毒疫苗的出現，計算不再簡單。 出現類似症狀的患者出現在診所和醫院，每種疫苗都在不同程度上預防這些症狀。
「正在發生的預防網絡變得更加複雜，」密西根大學公共衛生研究員艾米麗·馬丁說。 “它對數字產生了有趣的影響。”
準確估計有效性對於設計每個季節的疫苗以及讓醫生和患者做好應對艱難的呼吸道季節的準備至關重要。
例如，2021 年，密西根大學爆發了流感。 當研究人員發現該季節的疫苗不能預防這種病毒株時，他們能夠警告其他大學校園，為宿舍和醫院的聚集做好準備，並儲備抗病毒藥物。
解決這個問題本身可能會帶來複雜性，因為疾病管制與預防中心的不同部門負責流感、新冠肺炎和其他呼吸道疾病的工作。
「這需要跨越不同部門的人為界線來解決問題，」馬丁說。
免疫力和長期新冠病毒
隨著冠狀病毒變種的出現，人們清楚地認識到，雖然疫苗提供了抵禦嚴重疾病和死亡的強大堡壘，但它們在阻止病毒傳播方面的效果要差得多。
對於預防感染的疫苗來說，它不僅必須在血液中誘導抗體，而且還必須在病毒侵入身體的部位誘導抗體。
「理想情況下，你希望它們穿過黏膜部位——所以，在你的鼻子裡，在你的肺部裡，」西雅圖華盛頓大學的免疫學家瑪麗恩·佩珀說。
大約 15 年前，科學家發現，人體的大部分防禦能力不僅來自免疫系統的細胞和器官，也來自這些其他組織。
「我們真正關注的事情之一是試圖比以前更好地了解組織中的免疫反應，」佩珀說。
在少數人中，病毒本身也可能持續存在於身體的各個部位，可能是長期感染新冠病毒的原因之一。 疫苗接種和抗病毒藥物可以緩解一些症狀，這為此想法提供了基礎。
在耶魯大學，Akiko Iwasaki 和她的同事正在測試 15 天的抗病毒藥物 Paxlovid 療程是否可以消除體內緩慢複製的病毒庫。
「如果這就是導致人們患病的原因，我們希望能夠找到根本原因，」岩崎說。
幾乎在病毒出現後，她和她的同事就開始研究對冠狀病毒的免疫反應。 隨著疫情的發展，合作規模不斷擴大，也更加國際化。
很明顯，冠狀病毒在許多人身上留下了免疫相關問題的持久遺產。
兩年前，岩崎提議建立一個新的中心來研究已經出現的無數問題。 許多其他病毒、細菌和寄生蟲的感染也會引發長期併發症，包括自體免疫。
這個新的虛擬研究所於今年夏天啟動，致力於研究感染後症候群以及預防和治療這些症候群的策略。
在大流行之前，岩崎已經忙於透過一個大實驗室和多個專案研究病毒感染。 但她說，這與她現在的生活無法相提並論。
「科學家往往沉迷於他們正在研究的事情，但不會如此緊迫，」她說。 “我幾乎每個醒著的時間都在工作。”
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