谢幼华研究员,上海市医学会医学病毒专科分会主任委员,复旦大学基础医学院病原生物系主任。

新型冠状病毒(2019-nCoV)肆虐全国,中国人民正以前所未有的行动力全力以赴地投入一场控制新型冠状病毒疫情蔓延的战役中。此时了解一些冠状病毒的病毒学知识有助于我们客观地认识新型冠状病毒,消除过度恐慌,科学地应对疫情,更好地预防新型冠状病毒的感染。


什么是冠状病毒?

冠状病毒的英文名称coronavirus源自拉丁文corona,意为皇冠或光环/光轮,形象地反映了病毒颗粒的形态。冠状病毒颗粒多为有包膜的球形,包膜表面的刺突糖蛋白三聚体形成花瓣状突起,均匀分布于病毒颗粒表面,形似皇冠或日冕。

冠状病毒属于套式病毒目(Nidovirales)冠状病毒科(Coronaviridae)正冠状病毒亚科(Orthocoronavirinae)。正冠状病毒亚科又包含4个属:甲型冠状病毒属(Alphacoronavirus)、乙型冠状病毒属(Betacoronavirus)、丙型冠状病毒(Gammacoronavirus)和丁型冠状病毒(Deltacoronavirus)。

自然界中冠状病毒成员众多。甲型冠状病毒和乙型冠状病毒主要感染哺乳动物,如蝙蝠、人、大鼠、小鼠、雪貂、水貂、猪、牛、猫、刺猬等,其中发现最多的是蝙蝠的冠状病毒;丙型冠状病毒和丁型冠状病毒的感染对象主要是鸟类,也有例外,如猪丁型冠状病毒(porcine deltacoronavirus,PDCoV),该病毒可引起哺乳期仔猪腹泻和呕吐,发病率和死亡率极高。蝙蝠是唯一会飞翔的哺乳动物,它和鸟类分别有多种冠状病毒,推测它们为自然界冠状病毒的进化和传播提供了主要温床。

大部分动物冠状病毒的感染引起动物的消化道疾病,少数可引起动物的呼吸道疾病如鸟类的传染性支气管炎病毒(infectious bronchitis virus,IBV),以及神经系统疾病(如小鼠肝炎病毒)。


人类冠状病毒有哪些?

人类冠状病毒(human coronavirus,HCoV)目前有7种。人类冠状病毒感染是以呼吸道症状为主。引起人普通感冒的人类冠状病毒有甲型冠状病毒属的HCoV-229E和HCoV-NL63,乙型冠状病毒属的HCoV-OC43和HCoV-HKU1。引起人严重呼吸综合征的SARS-CoV和引起人中东呼吸综合征的MERS-CoV属于乙型冠状病毒。新型冠状病毒2019-nCoV为最新的第7种,也属于乙型冠状病毒。人类冠状病毒HCoV-229E、HCoV-NL63、HCoV-OC43和HCoV-HKU1主要引起上呼吸道疾病,而SARS-CoV、MERS-CoV和新型冠状病毒2019-nCoV均能引起上呼吸道和下呼吸道疾病。


人类冠状病毒来自哪里?

普通感冒人冠状病毒的来源已难以追溯。SARS-CoV和MERS-CoV最初可能来源于蝙蝠,后通过中间动物宿主(如果子狸和骆驼)传播到人。对新型冠状病毒2019-nCoV初步的溯源分析显示它与分离自云南的中菊头蝠(Rhinolophus affinis)的蝙蝠冠状病毒毒株RaTG13最接近,核酸序列同源性达96.2%;它与SARS-CoV的同源性不足80%。2019-nCoV是否直接来自于蝙蝠,还是通过1个或多个中间动物宿主的过渡,还有待研究。


冠状病毒如何感染细胞?

冠状病毒感染细胞起始于病毒表面的刺突糖蛋白S三聚体与细胞表面受体的结合,该步骤是决定冠状病毒感染何种宿主和宿主细胞的主要决定因素。研究结果证实,新型冠状病毒通过结合血管紧张素转换酶2(angiotensin-converting enzyme 2, ACE2)感染细胞,而ACE2也是SARS-CoV和HCoV-NL63的受体[MERS-CoV的受体是二肽肽酶4(dipeptidyl peptidase 4,DDP4)]。有意思的是SARS-CoV S蛋白上的受体结合域(receptor binding domain, RBD)中5个与ACE2结合的关键氨基酸在2019-nCoV S蛋白的RBD中有4个发生了改变,但2019-nCoV S蛋白RBD仍然保持了与ACE2的结合能力。2019-nCoV是否还有其他受体或辅助受体值得研究。


新型冠状病毒如何传播?

新型冠状病毒可通过飞沫传播和密切接触传播。是否还存在其他传播途径有待研究。临床上在个别新型冠状病毒确诊病例的粪便中可检测到病毒核酸阳性,但尚不能证明粪便中存在具有感染性的病毒。其他6种人类冠状病毒(229E、NL63、OC43、HKU1、MERS-CoV和SARS-CoV)也没有明确的粪口传播途径病例报道。因此,现阶段尚无需对新型冠状病毒的粪口传播过度反应,但应提高警惕。另一方面,在感染者接触过的物体表面留存病毒是完全可能的(虽然仅凭核酸检测阳性也不能确定存在具有感染性的病毒)。综合上述信息表明:佩戴口罩、注意手卫生、避免到人群密集的地方、避免生食等措施可预防新型冠状病毒的传染。


新型冠状病毒容易发生变异吗?

冠状病毒发生变异是比较频繁的。主要有以下原因。首先,冠状病毒是RNA病毒,病毒的复制需要RNA依赖的RNA聚合酶(RNA dependent RNA polymerase, RdRp)。RdRp没有纠错能力,不能修复复制过程中的错误,理论上每合成10000碱基就可能出现1个突变;其次,冠状病毒易在复制过程中因模板链转换发生重组;最后,自然界中冠状病毒成员众多,感染的动物种类多,不同冠状病毒跨物种传播的概率增加。冠状病毒较高的变异性使其容易适应新的环境、宿主和宿主细胞类型。虽然有些变异可能弱化病毒的致病性,但也存在变异增加病毒致病性的可能性。因此,应密切监测新型冠状病毒的变异情况。


新型冠状病毒有特效药吗?

目前还没有。干扰素是人体自然产生的抗病毒细胞因子,通过激活体内抗病毒免疫而抑制病毒的感染和复制。通过基因工程方法生产的重组干扰素是常用的广谱抗病毒药物。不过,很多病毒都具有拮抗干扰素的能力。

从冠状病毒的感染和复制机制可推测,病毒复制的关键酶(如蛋白酶3CLpro、RNA聚合酶RdRp等)以及病毒刺突糖蛋白S与细胞的结合可能是有效阻断或抑制新型冠状病毒感染的靶点。目前,临床上试用洛匹那韦/利托那韦治疗新型冠状病毒感染病例。洛匹那韦是艾滋病毒蛋白酶的抑制剂,利托那韦用以提高血浆中洛匹那韦的药物浓度。李兰娟院士研究团队在体外细胞实验上,初步证明阿比朵尔(10-30微摩尔浓度)和达芦那韦(300微摩尔浓度)具有抑制抑制新型冠状病毒2019-nCoV复制的活性。阿比朵尔是抑制甲型和乙型流感病毒膜融合的药物,而达芦那韦也是艾滋病毒蛋白酶的抑制剂。这两种药物在体内抗新型冠状病毒2019-nCoV的活性还需要验证。

瑞德西韦(remdesivir)是Gilead公司针对埃博拉病毒研发的药物,它的作用靶点是RNA聚合酶RdRp。近期,美国使用瑞德西韦试验性治疗1例新型冠状病毒患者获得了成功,但病例数仅1例,且非重症患者。国内已启动了瑞德西韦治疗轻、中症患者的临床试验。

※ 参考文献:略。