新冠病毒的体积太大,可能是疫苗抗体无效的原因

之前测量和计算的新型冠状病毒大小约为120~250纳米。而如今,新型冠状病毒仍在不断变异和组合,其在不断重组新的基因成分,生成新的表面蛋白,可能导致其体积越来越大。当前这种已知的新冠病毒的体积,在所有的球形RNA病毒里面相对来也说是比较大的品种了。它与曾经的SARS病毒相比,要大了差不多一倍多。例如,当年的SARS病毒的大小约为80~120纳米。

冠状病毒是一种单链正义RNA病毒,包膜厚实,它的遗传物质是所有RNA病毒中最大的,是许多家畜、宠物和人类疾病的重要病原体。它可以引起各种急性和慢性疾病。感染冠状病毒的人的常见症状包括呼吸道症状、发烧、咳嗽、呼吸急促和呼吸困难。在更严重的情况下,感染可导致肺炎、严重急性呼吸系统综合症、肾衰竭,甚至死亡。2019 新型冠状病毒,或称“COVID-19”病毒的研究中,大家都在讨论它的疫苗有没有用,例如是否能产生有效和足量的抗体。本文另辟蹊径,从一个全新的角度,即新型冠状病毒的体积来谈谈疫苗的作用,并进一步探讨注射新冠疫苗以后产生抗体,但抗体可能部分有效、无效或失效的原因。

 

新型冠状病毒的体积已是原SARS病毒的两倍

 

之前测量和计算的新型冠状病毒大小约为120~250纳米。而如今,新型冠状病毒仍在不断变异和组合,其在不断重组新的基因成分,生成新的表面蛋白,可能导致其体积越来越大。当前这种已知的新冠病毒的体积,在所有的球形RNA病毒里面相对来也说是比较大的品种了。它与曾经的SARS病毒相比,要大了差不多一倍多。例如,当年的SARS病毒的大小约为80~120纳米。

 

还有,我们常说的乙型肝炎病毒,其实际的体积大小只有40纳米左右。相比之下,同样是RNA病毒,新型冠状病毒是乙型肝炎病毒的3~7倍。这里我们通常谈到的球形病毒大小是指其球形的最大横截面的直径大小。如果一个球形物体是另外一个球形物体最大直径的3-7倍,那么两者的球形体表面积之差可以达到10~50倍之多。

 

新型冠状病毒的球状花冠的可能导致更大的体积

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新型冠状病毒最为显著的特征就是它的花冠,这种花冠是由于其表达的凸起蛋白带来的,这种蛋白其实变相的增加了原有新冠病毒的体积,尤其是病毒与人体的体液相接触时,其球形的外表面积显著增加。更有甚者,新冠病毒并非个体存在,通常是集体活动,这种活动方式可能使其在微观状态下并不是独立存在,而是聚集成团,从而导致其在真实世界条件人体生理条件下,其外部的表面积或体积更为放大。

 

新冠病毒的中和抗体是怎么回事?如IgM和IgG等

 

一般我们说抗体是指针对xx蛋白或分子的抗体,但是我们听到新冠病毒的抗体的时候,我们都会加上“中和”这两个字。这代表了什么呢?因为这里面大家都有一个普遍的误区,大部分认为抗体结合病毒就能杀死病毒,但是中和抗体对付病毒往往不是如此。中和抗体本质上是实现了对新型冠状病毒的靶向结合,但是一般它往往不能特异性的灭杀病毒,只是将它像球一样包裹起来。这样就可以阻断病毒进入细胞,进而杀灭病毒,或阻断病毒的传播。虽然中和抗体的种类多种多样,一般来说主要是针对新冠病毒的S蛋白。

 

常见的中和抗体igM和igG等抗体,先看看他们的区别。免疫球蛋白M (IgM)和免疫球蛋白G (IgG)是免疫系统产生的对抗感染和破坏抗原的抗体或免疫球蛋白。IgM是一种出现在感染早期的五聚体分子,它有10个抗原结合位点。IgG是一种出现在后期感染的单体分子,有两个抗原结合位点。IgM抗体在人体接触到感染后立即出现,而IgG抗体则是在感染几天后IgM抗体从体内消失后才出现。这就是IgM和IgG之间的关键区别。

 

还有,抗体的基础结构是相同的。简单来说,抗体由两条重链(每条50 KD)和两条轻链(每条25 KD)组成,它们通过二硫键连接形成Y形结构(150 KD)。那么,150KD通过换算,可以知道它的体积只有0.2立方纳米不到,这代表如果作为球体简化计算,抗体的直观大小是极其微小的(<1 nm)。这代表什么呢?代表大量的抗体要去结合比它们体积大150倍~850倍的物体。这种情况下,差不多是一个普通乒乓球与一个篮球的大小对比,最大可以大到一个乒乓球与一个瑜伽球的体积比。这种特异性的缺失和体积间的巨大差异,可能就带来了抗体疗效的不佳,或者需要巨量的抗体才能达到完全消灭病毒的效果。而这种巨量的抗体仅仅依靠人体自身产生,其难度较大。

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小结

总之,如果抗体是特异性穿透性的,那么抗体就会像子弹一样穿透并裂解病毒。但是,当前这种自我保护力极强的新型冠状病毒,抗体们唯一采取的办法只有去包裹住病毒主体;但当人体产生的抗体不够足量或者外界接触的新冠病毒比较过量时,由疫苗产出的抗体就可能发生效果减退。最近的研究也显示,接种疫苗后不能完全避免不感染新病毒,但是可以避免重症案例的出现,这可能代表中和抗体抵消了一部分新冠病毒的毒力,但是并没有起到完全清除病毒的效果。总之,本文提出了一种可能,就是新冠病毒的体积太大,可能是疫苗抗体无效的原因,新冠疫苗的研发任重而道远。

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