王常樂，王 磊，郝 冉，喬紅秀，趙 艷，揣 俠

2019年12月底，我國武漢市暴發(fā)不明原因病毒性肺炎，后經(jīng)全基因組測序分析證實(shí)該病毒屬冠狀病毒家族的新成員。2020年2月11日，世界衛(wèi)生組織將該新型冠狀病毒命名為SARS-CoV-2，將其導(dǎo)致的肺炎命名為新型冠狀病毒肺炎(coronavirus disease 2019，COVID-19)。SARS-CoV-2感染人群數(shù)量迅速飆升，肺炎疫情持續(xù)擴(kuò)散，一場沒有硝煙的“抗疫戰(zhàn)爭”在世界各地悄然打響。本文旨在對SARS-CoV-2生物學(xué)特性、起源、感染與宿主免疫反應(yīng)，傳播及治療等做出研究與探討。

1 SARS-CoV-2生物學(xué)特性

1.1SARS-CoV-2 SARS-CoV-2屬冠狀病毒家族中β屬的新成員，電鏡下呈圓形或橢圓形，直徑約為60～140 nm。該病毒由單股正鏈RNA(+ssRNA)、蛋白衣殼、包膜(包膜外有刺突)3部分結(jié)構(gòu)組成[1]。在RNA聚合酶作用下，SARS-CoV-2可合成出與其基因組相匹配的單負(fù)鏈RNA(-ssRNA)，進(jìn)一步合成正義RNA(positive-sense genomic RNA，gRNA)和亞基因組RNA(subgenomic RNA，sgRNA)，以發(fā)揮編碼蛋白的作用[2]。

SARS-CoV-2基因組長約30 kb，其gRNA被合成出的病毒結(jié)構(gòu)蛋白包裹后，共同組裝成子代病毒顆粒。sgRNA負(fù)責(zé)編碼刺突蛋白(spike，S)，包膜蛋白(envelope，E)，膜蛋白(membrane，M)和核衣殼蛋白(nucleocapsid，N)4種結(jié)構(gòu)蛋白及其它輔助蛋白。Kim等在其研究中表明，SARS-CoV-2至少含有6種輔助蛋白，而在其基因組結(jié)構(gòu)中，ORF1a、ORF1b、ORF3a、ORF6、ORF7a、ORF7b、ORF8、S、E、M和N被證實(shí)能夠轉(zhuǎn)錄及編碼蛋白，但ORF10的功能尚需進(jìn)一步證實(shí)[2]。

1.2SARS-CoV-2理化特性 目前，對于SARS-CoV-2理化特性的認(rèn)識多來自于SARS-CoV、MERS-CoV等冠狀病毒的研究。以SARS-CoV為例，正常室溫與濕度下，病毒在空氣中存活約為24 h。相同濕度下，溫度升高病毒活性降低[3]。一般來說，56 ℃ 30 min，70 ℃ 15 min基本可將病毒滅活。此外，病毒對紫外線敏感，且75%醫(yī)用乙醇、含氯消毒劑、過氧乙酸、乙醚等脂溶性溶劑均可破壞病毒外的脂質(zhì)包膜，從而有效滅活病毒。研究報(bào)道顯示，將3.3×106TCID50/mL SARS-CoV-2感染Vero細(xì)胞，分別放置56 ℃ 30 min、60 ℃ 60 min及92 ℃ 15 min后，56 ℃和60 ℃環(huán)境并不能明顯抑制病毒核酸在宿主細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制。只有當(dāng)加熱至92 ℃，才能夠有效降低病毒RNA在宿主細(xì)胞的復(fù)制量[4]。研究人員發(fā)現(xiàn)，SARS-CoV-2在不同材質(zhì)表面存活時間不同，即在銅、硬紙板、不銹鋼和塑料表面分別可存活4 h、24 h、2 d和3 d[5]。一項(xiàng)發(fā)表在預(yù)印本medRxiv的研究，在室外空氣顆粒物PM10中檢測出SARS-CoV-2的RNA，預(yù)示病毒或可與PM10相結(jié)成簇，加強(qiáng)自身在大氣中的存留能力[6]。

2 SARS-CoV-2的起源與進(jìn)化

COVID-19疫情早期，Zhou 等[7]從5名患者體內(nèi)獲得了該病毒全基因組序列，分析發(fā)現(xiàn)，SARS-CoV-2與SARS-CoV基因組序列的相似程度為79.5%，但與一種蝙蝠來源冠狀病毒(Bat CoV RaTG13)的序列一致性高達(dá)96%，提示SARS-CoV-2或來源于蝙蝠。此外，1株來源于蝙蝠被命名為RmYN02的冠狀病毒與SARS-CoV-2的全基因組序列相似度為93.3%，且在RmYN02的S1和S2蛋白交界處，同樣發(fā)現(xiàn)了插入的氨基酸殘基，盡管SARS-CoV-2與RmYN02的S1、S2蛋白交界處插入的殘基不同，但殘基插入是一個獨(dú)立事件且能在自然界中通過重組獲得[8]，為探索SARS-CoV-2的起源提供了新的思路。

中國科學(xué)院、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)及北京腦科中心的研究人員收集并分析了全世界各領(lǐng)域共享到Global Initiative on Sharing All Influenza Data (GISAID)數(shù)據(jù)庫的93個SARS-CoV-2基因組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在這些樣本中共包含58種單倍型，其中單倍型H13和H38屬古老單倍型，通過來源于中間宿主或“零號病人”的中間載體，與蝙蝠冠狀病毒RaTG13關(guān)聯(lián)，并通過H3繁衍生出H1。這些都是導(dǎo)致武漢華南海鮮市場暴發(fā)COVID-19單倍型的“祖先”，從而證實(shí)病毒是外源流入該市場內(nèi)，并引起大面積傳播與蔓延[9]。另有研究分析160份SARS-CoV-2全基因組發(fā)現(xiàn)，由于氨基酸改變，病毒已生成A、B、C 3類突變體：其中A類為始祖病毒，廣泛分布在美國、澳大利亞。B類為A類后代，集中分布在中國和其他東亞地區(qū)。C類為B類后代，在中國大陸尚未發(fā)現(xiàn)，主要分布在歐洲、中國香港和臺灣[10]。該項(xiàng)研究樣本量雖較少，但提示導(dǎo)致COVID-19暴發(fā)的源頭不在武漢，SARS-CoV-2的起源仍需探索與驗(yàn)證。

3 病毒感染與宿主免疫反應(yīng)

3.1SARS-CoV-2感染宿主細(xì)胞 冠狀病毒主要是通過其表面的 S 蛋白與靶細(xì)胞上的相應(yīng)受體結(jié)合進(jìn)入細(xì)胞，完成感染的過程，已有研究表明，SARS-CoV-2與SARS-CoV一樣通過血管緊張素轉(zhuǎn)化酶II(angiotensin-converting enzyme 2，ACE2)進(jìn)入細(xì)胞。 Bao等在感染野生型及hACE2(human ACE2)轉(zhuǎn)基因型小鼠后，發(fā)現(xiàn)SARS-CoV-2能夠在hACE2小鼠肺中增殖，并使得小鼠體重下降。免疫組化及組織病理結(jié)果顯示其導(dǎo)致hACE2小鼠間質(zhì)性肺炎，肺泡間質(zhì)內(nèi)明顯淋巴和單核細(xì)胞浸潤，肺泡腔內(nèi)巨噬細(xì)胞積聚[11]。ACE2是腎素-血管緊張素系統(tǒng)(renin-angiotensin system，RAS)中的關(guān)鍵性酶之一，廣泛分布在人體不同臟器細(xì)胞。多項(xiàng)臨床數(shù)據(jù)顯示，SARS-CoV-2可攻擊人體心血管、腎臟、肝臟、中樞神經(jīng)及腸道等系統(tǒng)，從而引起除發(fā)熱、咳嗽、呼吸困難等呼吸道癥狀外，還有心律失常、血凝異常、腎臟損傷、肝功異常、腦炎、腹瀉等[12-15]。宿主細(xì)胞膜跨膜絲氨酸蛋白酶2(type II trans-membrane serine protease，TMPRSS2)被證實(shí)當(dāng)SARS-CoV-2侵入人體時，其發(fā)揮著病毒S蛋白啟動蛋白的作用，進(jìn)而使得病毒侵入宿主細(xì)胞[16]。研究人員發(fā)現(xiàn)，ACE2、TMPRSS2基因高表達(dá)于人體鼻部杯狀和纖毛細(xì)胞表面，表明鼻部組織細(xì)胞或?yàn)镾ARS-CoV-2最初感染部位[17]。一項(xiàng)揭示SARS-CoV-2入侵宿主細(xì)胞及免疫逃逸機(jī)制的研究中表明，SARS-CoV-2中S蛋白的RBD(receptor binding domain)比SARS-CoV的RBD具有與hACE2受體更強(qiáng)的結(jié)合能力，但SARS-CoV-2的RBD呈現(xiàn)出的“l(fā)ying”狀態(tài)比SARS-CoV的RBD呈現(xiàn)出的“standing”狀態(tài)使得SARS-CoV-2不利于與宿主細(xì)胞受體相結(jié)合。但SARS-CoV-2可激活宿主的蛋白酶，同時利用Furin蛋白預(yù)激活其S蛋白。Furin蛋白、宿主蛋白酶以及TMPRSS2可發(fā)揮累積效應(yīng)，從而增強(qiáng)SARS-CoV-2對宿主細(xì)胞的入侵；也正是因?yàn)镾ARS-CoV-2的RBD呈現(xiàn)出lying狀態(tài)，幫助其逃避機(jī)體抗體的中和作用，出現(xiàn)免疫逃逸[18]。

3.2宿主免疫反應(yīng) 人體固有免疫系統(tǒng)，時刻監(jiān)視著外界入侵的病原體。肺部巨噬和上皮細(xì)胞，被認(rèn)為是發(fā)現(xiàn)、識別侵入人體呼吸系統(tǒng)病原體，釋放免疫信號，觸發(fā)一系列免疫反應(yīng)以清除入侵者的第一道屏障。細(xì)胞因子的分泌對人體肺部細(xì)胞和組織是把雙刃劍。當(dāng)其適度產(chǎn)生時，可作為免疫信號，積極有效參與宿主防御，并發(fā)揮有效作用。一旦分泌過量，可加劇宿主肺組織損傷，導(dǎo)致器官衰竭。一項(xiàng)來自單細(xì)胞RNA測序分析COVID-19患者支氣管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid，BALF)免疫細(xì)胞樣本的研究顯示，在其收集的9名COVID-19患者樣本中，6名重癥患者BALF中的巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞濃度高于3名中癥患者及健康對照。同時，重癥患者BALF中也具有更高水平IL-1、IL-6、IL-8等炎性細(xì)胞因子及趨化因子[19]。此外，其他臨床案例研究報(bào)道同樣指出，COVID-19患者血漿中的IL-1β、IL-8、TNF-α、IFN-γ等含量明顯高于健康人群[20-21]，顯示SARS-CoV-2感染人體后，可引起宿主細(xì)胞釋放過量細(xì)胞因子，即導(dǎo)致細(xì)胞因子風(fēng)暴的發(fā)生。細(xì)胞因子風(fēng)暴的形成或跟病毒感染宿主時結(jié)合Fc受體，介導(dǎo)抗體依賴性增強(qiáng)(antibody dependent enhancement，ADE)作用相關(guān)。即SARS-CoV-2刺激機(jī)體產(chǎn)生的中和抗體不能將其完全清除，形成的“病毒-抗體”復(fù)合物會與宿主細(xì)胞Fc受體相結(jié)合，增強(qiáng)病毒的感染。同時“病毒-抗體”復(fù)合物會激活促炎癥反應(yīng)信號，活化巨噬細(xì)胞，釋放大量細(xì)胞因子，造成肺部組織損傷[22]。

國內(nèi)、外學(xué)者均發(fā)現(xiàn)，人體呼吸道上皮細(xì)胞在受到干擾素(IFN-β、IFN-γ)的刺激后，會增加ACE2的表達(dá)，繼而增加與S蛋白的結(jié)合。因此，SARS-CoV-2引起的宿主細(xì)胞因子風(fēng)暴不單是造成對人體各組織器官的損傷，同時還可進(jìn)一步增強(qiáng)病毒在宿主內(nèi)的感染與播散[23-24]。研究顯示，COVID-19恢復(fù)期病人體內(nèi)含有針對病毒蛋白的IgM和IgG抗體[25]。此外，在這些恢復(fù)期病人血液內(nèi)同樣檢測到針對SARS-CoV-2的CD4+、CD8+T細(xì)胞，可識別病毒的S、M、N 3種結(jié)構(gòu)蛋白以及nsp3、nsp4等非結(jié)構(gòu)蛋白[26]。這項(xiàng)研究證實(shí)，在特異性免疫應(yīng)答反應(yīng)中，T細(xì)胞能夠?qū)ARS-CoV-2做出有效反應(yīng)，或?qū)σ呙绲难邪l(fā)提供幫助[26]。

4 COVID-19的傳播特點(diǎn)

SARS-CoV-2對宿主感染能力極強(qiáng)，使得COVID-19在人群間迅速傳播，世衛(wèi)組織也已宣布COVID-19為全球大流行(pandemic)。目前，已造成包括中國在內(nèi)的全世界各國超80萬人死亡。因此，及時更新與完善臨床救治方案、總結(jié)治療經(jīng)驗(yàn)，共同分享科研數(shù)據(jù)與成果，有效開展疫苗的研究與臨床試驗(yàn)，是人類共同戰(zhàn)勝SARS-CoV-2及COVID-19的希望。

4.1傳染源與傳播途徑 SARS-CoV-2傳染源主要以COVID-19感染者為主。但無癥狀感染感染者也可能成為傳染源[27]。筆者認(rèn)為：1)無癥狀感染者的病例數(shù)量不明確；2)無癥狀患者傳播COVID-19的能力不明確；3)無癥狀患者體內(nèi)SARS-CoV-2跟自身免疫系統(tǒng)間相互作用不明確。因存在這3點(diǎn)“不明確”，無癥狀感染病例更需要密切監(jiān)測與防護(hù)防范，以阻止COVID-19流行的擴(kuò)大化；在一些具有代表性的城市或地區(qū)開展血清學(xué)的調(diào)查與檢測，有助于了解SARS-CoV-2在人群的感染水平，對疫情未來的發(fā)展趨勢、疫苗接種、以及完善COVID-19的防控策略具有重要科學(xué)意義。

呼吸道飛沫和密切接觸是COVID-19的主要傳播途徑[27]。由于SARS-CoV-2可感染人體腎臟[15]和人或蝙蝠腸道細(xì)胞[28]，因此，可在糞便、尿液中檢測出該病毒核酸。一旦病患糞便、尿液造成一定環(huán)境、食物或水源污染，也可經(jīng)糞-口途徑傳播。此外，人群長時間暴露在密閉環(huán)境中的高濃度氣溶膠，即已在空氣中形成的病毒氣溶膠，也同樣被認(rèn)為是造成COVID-19傳播的潛在途徑。Liu等[29]在武漢大學(xué)人民醫(yī)院、武昌方艙醫(yī)院的病房(patient areas，PAA)和醫(yī)務(wù)人員區(qū)域(medical staff areas，MSA)，以及武漢市部分公共區(qū)域(public areas，PUA)共采集了31個位點(diǎn)的空氣樣本，利用數(shù)字PCR方法檢測并定量氣溶膠樣本中SARS-CoV-2的RNA濃度。結(jié)果顯示：武漢人民醫(yī)院及方艙醫(yī)院PAA和MSA的病毒RNA檢測均呈陽性反應(yīng)。但當(dāng)患者數(shù)量減少及嚴(yán)格消毒后，RNA濃度可變?yōu)?。此外，在武漢PUA采集的12個樣本中，4個區(qū)域的病毒RNA也呈陽性反應(yīng)。研究人員推測被SARS-CoV-2感染的無癥狀攜帶者或許是人群密集區(qū)域引起病毒氣溶膠傳播的重要因素。因此，醫(yī)院高危區(qū)域需經(jīng)常通風(fēng)和有效消毒，公共區(qū)域需佩戴口罩及減少人群密集區(qū)聚集，以分別防止SARS-CoV-2在院內(nèi)及社區(qū)氣溶膠傳播[29]。

4.2影響傳播的因素 目前，對于影響COVID-19疾病傳播的因素，各國科研人員還處于探索階段。Oliveiros等[30]采集了中國內(nèi)地31個省份39 d內(nèi)COVID-19的確診病例，結(jié)合溫度、濕度、降水和風(fēng)速4個氣象變量，進(jìn)行擬合線性回歸模型分析發(fā)現(xiàn)，COVID-19病例數(shù)量與氣溫和濕度有關(guān)，其病例倍增時間與溫度成正相關(guān)，與濕度成反比。浴場內(nèi)SARS-CoV-2群體傳播案例報(bào)道，濕度增加雖可使得病毒傳播，但高溫或許難以阻擋其侵入人體[31]。有研究收集分析了截至2020年3月9日中國內(nèi)地COVID-19確診病例大于10例的224個城市的病例和氣象數(shù)據(jù)，指出氣溫升高或陽光紫外線強(qiáng)度增加或可不會影響SARS-CoV-2的傳播能力[32]。上述多項(xiàng)已發(fā)布的數(shù)據(jù)結(jié)果，雖從氣象變量、溫度、濕度及陽光紫外線對COVID-19的傳播作出初步研究探討，但筆者認(rèn)為對于影響COVID-19傳播的因素，需進(jìn)一步分析，尤其要擴(kuò)增樣本量，實(shí)際采集更多地域的氣候與病例數(shù)據(jù)，分析二者之間的關(guān)系。但目前防控COVID-19的傳播更多是居家隔離，因此，進(jìn)一步探索氣溫、濕度、光照紫外線等因素對疾病傳播的影響或許將更為困難。

5 COVID-19的新型治療策略

第7版新型冠狀病毒肺炎診療方案中，對于COVID-19的治療，可根據(jù)不同病情選擇不同治療場所，一般治療、重型、危重型治療及中醫(yī)治療4部分救治措施。即：監(jiān)測生命體征，維持血氧飽和度，抗病毒抗繼發(fā)細(xì)菌感染，循環(huán)支持，康復(fù)者血漿、血液凈化、免疫治療及中藥方劑等。目前雖尚無針對SARS-CoV-2感染的特效抗病毒藥物，疫苗研發(fā)也只是在臨床I期、II期試驗(yàn)階段，但筆者認(rèn)為對于這次在臨床救治COVID-19患者、特別是危重患者采用的一些新型治療方法，值得總結(jié)完善，可在臨床實(shí)踐與推廣。

5.1間充質(zhì)干細(xì)胞治療 間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells，MSCs)是一種可從人體組織分離得到并具有多向分化潛能的細(xì)胞，適宜條件下可分化為肺臟、肝臟、腎臟、神經(jīng)等組織細(xì)胞。MSCs免疫原性較低，能夠參與機(jī)體免疫調(diào)節(jié)。文獻(xiàn)報(bào)道，MSCs能夠平衡機(jī)體過度釋放的炎性細(xì)胞因子，調(diào)控炎性微環(huán)境，產(chǎn)生免疫抑制分子、生長及趨化因子等影響免疫細(xì)胞的招募、遷移、活化及功能，具有廣闊臨床應(yīng)用前景[33]。

截至今年2月底，我國臨床實(shí)驗(yàn)注冊中心已注冊12項(xiàng)在研干細(xì)胞治療COVID-19相關(guān)項(xiàng)目。SARS-CoV-2感染呼吸系統(tǒng)后，重癥患者體內(nèi)會出現(xiàn)細(xì)胞因子風(fēng)暴，甚至發(fā)展為急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)，可短時間內(nèi)器官衰竭并導(dǎo)致死亡[34]。給予MSCs治療后，或可通過抑制IL-1、IL-6、IL-12、TNF-α、IFN-γ等炎性細(xì)胞因子分泌，促進(jìn)IL-10等抑炎因子產(chǎn)生，直接誘導(dǎo)CD4/CD25/FoxP3調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，促進(jìn)具有抑制炎癥反應(yīng)的M2型巨噬細(xì)胞極化等，平衡病毒感染宿主細(xì)胞引起的免疫反應(yīng)[35-36]。此外，MSCs可分化為人體I型、II型肺泡上皮、肺血管內(nèi)皮細(xì)胞，停留并修復(fù)損傷的肺組織，降低肺部纖維化，改善肺部受損功能。

目前，MSCs治療COVID-19的相關(guān)基礎(chǔ)與臨床研究尚處于起步階段。筆者認(rèn)為，在后續(xù)研究與應(yīng)用中，應(yīng)更為深入探索MSCs幫助機(jī)體防御病原體感染的具體過程與作用機(jī)制，以及MSCs進(jìn)入人體后的去向與穩(wěn)定性。同時，在治療病毒引起的呼吸道感染疾病時，可學(xué)習(xí)與借鑒浙江大學(xué)第一醫(yī)院李蘭娟院士團(tuán)隊(duì)積累的干細(xì)胞治療H7N9禽流感病毒引起肺部感染與纖維化的寶貴經(jīng)驗(yàn)。并從這些經(jīng)驗(yàn)、方法中摸索與總結(jié)出更為適合SARS-CoV-2及其它呼吸道病毒引起的感染性疾病的方案，為治療病毒性感染提供新的手段。

5.2抗病毒血清 病毒感染人體后，可刺激人體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗體，從而中和并清除侵入人體組織及細(xì)胞的病毒。2003年抗擊SARS疫情時，鐘南山院士團(tuán)隊(duì)證實(shí)，SARS-CoV感染人體后，刺激機(jī)體產(chǎn)生的IgM和IgG抗體對SARS-CoV具有中和作用，可保護(hù)人體免受SARS-CoV的二次感染[37]。筆者認(rèn)為，借助于SARS-CoV治療性抗體的臨床應(yīng)用與研究，或?qū)χ委烠OVID-19患者具有廣闊應(yīng)用前景。

第7版新型冠狀病毒肺炎診療方案中指出，可將COVID-19康復(fù)者血漿用于治療病情進(jìn)展快、重型和危重型患者。武漢部分醫(yī)院也已給予患者輸注血漿，并取得很好治療效果?？蒲腥藛T收集了14名SARS-CoV-2感染后輕癥康復(fù)者的血漿，分別檢測針對SARS-CoV-2的N蛋白(NP)、主要蛋白酶、及S蛋白受體結(jié)合區(qū)(S-RBD)的特異性IgM和IgG抗體。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，COVID-19患者體內(nèi)能夠產(chǎn)生抗-NP和抗-S-RBD的IgM和IgG抗體，且IgG在出院2周后維持較高水平。此外，該研究指出，中和抗體滴度與NP特異性T細(xì)胞數(shù)量之間存在顯著相關(guān)性，表面中和抗體或與抗病毒T細(xì)胞活化有關(guān)。進(jìn)而提示，有效清除病毒的感染，需要協(xié)同體液與細(xì)胞免疫反應(yīng)[25]。研究顯示，SARS康復(fù)者體內(nèi)分離出的中和抗體CR3022能夠與SARS-CoV-2相互作用，而且SARS-CoV與SARS-CoV-2的抗體結(jié)合位點(diǎn)只差4個氨基酸，結(jié)合位點(diǎn)的高相似性或可為制備SARS-CoV-2抗體提供新方向[38]。

6 結(jié) 語

攜手抗疫，共克時艱。面對突如其來的疫情與災(zāi)難，全世界只有團(tuán)結(jié)一致，共享最新科研數(shù)據(jù)與成果，共享臨床一線總結(jié)的方法與經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)國與國、國與地區(qū)之間的交流與合作，才是人類共同戰(zhàn)勝COVID-19的希望與法寶。筆者認(rèn)為，雖然對于SARS-CoV-2的起源還尚未有明確定論，但愛護(hù)自然、保護(hù)動物，維持人與自然，人與動物間長久和諧與穩(wěn)定才是人類立足于這個藍(lán)色星球的根本。在治療SARS-CoV-2或其他病毒引起的感染性疾病時，如通過嚴(yán)格倫理審查之后，可采用一些新型治療方法，與傳統(tǒng)治療方法相結(jié)合，或可提高臨床救治率，挽救更多生命。此外，有效的疫苗應(yīng)用可終結(jié)疫情進(jìn)一步傳播與蔓延。

利益沖突：無