對22個非洲國家的樣本進行溯源
奧密克戎變異株BA.1於2021年11月11日在南非的1例患者中首次報告，與祖先SARS-CoV-2毒株相比，BA.1有超過50個非同義突變，大多數位於病毒刺突蛋白編碼基因。在BA.1刺突蛋白關鍵的氨基酸替換中，受體結合域內K417N、S477N、E484A和N501Y的獨特組合導致BA.1能夠逃避由疫苗接種或既往感染鑄成的免疫屏障，這提示BA.1相對於之前的幾種新冠變異株具有獨特的血清型特徵。
於是研究團隊設計了一種具有高度特異性的實時RT-PCR檢測方法，思路是靶向BA.1上特異性的標記(在刺突蛋白214位點上有EPE三個氨基酸的插入)和Delta特異性標記(刺突蛋白缺失157/158位點的氨基酸)。研究共納入了2021年年中至2022年初從22個非洲國家的200個城市採集的13097份樣本，這些樣本來自於實驗室確診的COVID-19患者。
早在2021年8月就在西非出現了BA.1的祖先毒株
基於本研究中使用的BA.1特異性標記，研究團隊先是對GISAID（全球新冠病毒數據共享網站）中600萬個測序結果進行系統檢索，排除了BA.1潛在祖先存在於非洲之外的可能性。儘管BA.1病例首先在南非和博茨瓦納檢出，但本研究中最早檢出BA.1特異性PCR信號的是2021年8-9月從6個不同的西非和東非國家(馬里、貝寧、肯雅、烏干達、加納和尼日爾)採樣的25例患者。
研究人員還對670個樣本的病毒基因組進行測序，使檢測新的突變和識別新的病毒譜系成為可能，來自西非貝寧共和國的測序結果與奧密克戎BA.1具有最高的相似度。於是研究人員對來自貝寧的247份患者樣本以及來自南非的424份患者樣本進行了完整的SARS-CoV-2基因組特徵分析。系統發育分析結果顯示，2021年8月22日至10月27日從貝寧採集的5份PCR陽性樣本(稱為Ben-1 ~ Ben-5)屬於奧密克戎BA.1的祖先。近端祖先Ben-4和Ben-5分別包含67.7%和75.0%的BA.1特異性突變，較遠端祖先(Ben-1-Ben-3)具有38.3%~ 66.7%的BA.1特異性突變。這一結果支持了BA.1起源於西非，並在之後逐漸傳播到南部非洲。
有趣的是，這些與BA.1高度相似的病毒彼此之間也存在很大的差異，本研究的主要領導者——來自德國柏林Charité大學病毒研究所的Jan Felix Drexler教授解釋說:「我們的數據顯示，奧密克戎有不同的祖先，它們相互作用，在非洲傳播，有時同時傳播幾個月。」這表明BA.1奧密克戎變異株是逐漸進化的，在此期間病毒逐漸適應現有的人類免疫。
總結與展望
本研究表明，奧密克戎祖先在非洲各地的患者中長期存在，並由此發生了廣泛的進化，以至於當南非第一次報告奧密克戎時，全世界都被奧密克戎如此之多的突變位點震驚了。這也告誡我們需要在全球範圍內建立共享的監測機制，才能在早期發現威脅並採取有效的干預措施。
