文献解读-SARS-CoV-2 variant Delta rapidly displaced variant Alpha in the United Stat

关键词：流行病；SARS-CoV-2；变异分析；

文献介绍

• 标题（英文）：SARS-CoV-2 variant Delta rapidly displaced variant Alpha in the United States and led to higher viral loads
• 标题（中文）：SARS-CoV-2 变体 Delta 在美国迅速取代了变体 Alpha，并导致病毒载量增加
• 发表期刊：Cell Reports Medicine
• 作者单位：Helix 公司
• 发表年份：2022
• 文章地址：https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2022.100564

图1 文献介绍

Delta变体在全球多地迅速取代其他变体成为主要流行株，然而由于美国本土的变体传播环境具有其特殊性，Delta变体在美国的传播特征及其优势机制尚待阐明。研究团队运用RT-qPCR技术，对2021年2月至9月期间采集的74,738份样本开展系统分析。测序采用杂交捕获和扩增子两种方法，涵盖样本收集、RNA提取、基因组测序及数据分析全过程，重点评估Delta变体的病毒载量及传播特征。

测序流程

在数据分析过程中，研究团队使用Sentieon进行SARS-Cov-2 病毒的变异检测。

图2 Sentieon的作用

通过算法架构创新与软件工程深度优化，Sentieon将基因组数据处理效率提升至传统开源工具的5-10倍以上，在保证分析结果与标准流程高度一致性的同时，显著降低计算资源消耗。平台融合机器学习算法与并行计算技术，不仅实现了单样本分析的极致加速，更构建了支持千、万人级队列分析的高通量分析解决方案，为大规模基因组学研究提供兼具精准性与时效性的技术支撑。

研究发现，Delta变体自2021年3月在美国首次检出后呈现显著的替代态势。其占比于7月1日突破50%，至9月底达到99.9%，在佛罗里达州直接取代了Alpha、Gamma（P.1）和Mu（B.1.621）变体，并在加州等其他地区全面取代同期流行株。这一现象证实了Delta较其他变体具有更强的传播优势。

图3 2021年夏季，Delta变异株取代Alpha和其他变异株在美国的传播情况 对每个受关注或重要的变异株，绘制了其在特定时间点占总序列的比例。从2021年2月5日到9月30日，每周一个数据点。 (A) 佛罗里达州采集的样本序列。 (B) 加利福尼亚州采集的样本序列。 (C) 美国其他地区采集的样本序列。 每个变异株用不同颜色的线表示。Alpha：深蓝色；Beta：黑色；Gamma：浅橙色；Delta：紫色；Epsilon：深橙色；Iota：粉色；Lambda：深灰色；Mu：浅蓝色；其他变异株：浅灰色。

病毒载量分析显示，Delta感染者的平均Ct值比Alpha感染者低0.8（相当于病毒载量高1.73倍）。具体数据表明，Alpha感染者中女性和男性的平均Ct值分别为20.48和20.26，而Delta感染者则分别降至19.92和19.75。此差异在传播上升期和下降期均显著存在（p<0.0001），表明是Delta的固有特征，与传播阶段无关。

性别差异研究发现，无论是Alpha还是Delta感染者，男性的病毒载量均显著高于女性（均p<0.001）。地域分布表明，Delta的替代进程在佛罗里达、加州及全美其他地区趋势一致（R值分析显示增长速率相近）。Delta感染覆盖所有年龄组，其中0-9岁占5.3%、20-29岁占21.1%（表1），未显现特定年龄偏好。

图4 Delta感染相比Alpha感染的更高病毒载量（所有日期均为2021年） (A) 2021年Alpha平均Cq值减去Delta平均Cq值随时间的变化。每个点代表某一天的差值。使用了来自美国各地的样本序列。 (B) 佛罗里达州的疫情阶段。图表来自CDC新冠数据追踪器，仅显示佛罗里达州病例。蓝色柱状表示每日病例数，红线表示7天移动平均值。 (C) 佛罗里达州不同疫情阶段的Alpha和Delta平均Cq值。左两列为疫情上升期，右两列为疫情下降期。深蓝色：Alpha；紫色：Delta。误差线表示95%置信区间(CI)。 (D) 除佛罗里达州外的美国其他地区不同疫情阶段的Alpha和Delta平均Cq值。左两列为疫情上升期，右两列为疫情下降期。深蓝色：Alpha；紫色：Delta。误差线表示95%置信区间。进行了Mann-Whitney U检验。***p < 0.001，****p < 0.0001。

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文献讨论

图5 文献讨论

Delta变种在全球范围内迅速取代其他变种，主要归因于其较高的病毒载量和快速复制能力。研究发现，Delta感染者的鼻腔病毒载量比Alpha高出约1.73倍，这一发现与多国研究数据趋势基本一致。虽然研究存在一些局限性，如缺乏疫苗接种等信息，但通过样本群体的相似性分析，仍然支持了Delta具有显著传播优势的结论。仍需要持续关注新冠病毒的演化趋势，尤其在传播力和免疫逃逸方面的变化。

总结

研究首次在美国大规模人群中系统阐明了Delta变体的传播优势机制，为理解SARS-CoV-2变异株的演化规律提供了重要科学依据。这些发现不仅有助于防控策略的制定，也为后续变异株的监测和预警提供了重要参考。