新型冠狀病毒SARS-CoV-2亟待闡明的若干關鍵科學問題

沈權， 王建強， 楊世興， 王曉春， 張文

( 1. 江蘇大學醫學院， 江蘇 鎮江 212013； 2. 常州市金壇區中醫醫院呼吸科， 江蘇 常州 213200)

冠狀病毒(Coronavirus)因其在電子顯微鏡下看起來像皇冠，因此得名。冠狀病毒顆粒呈圓形或橢圓形，亦為多形性，直徑50～200 nm，屬于尺寸較大的病毒(圖1)。冠狀病毒是包膜病毒，病毒衣殼外面包裹著脂質包膜，其上排列較寬的刺突(S蛋白)，形狀如太陽光環。S蛋白位于病毒表面，形成棒狀結構，作為病毒的主要抗原蛋白之一，負責識別宿主細胞表面的受體，可刺激機體產生中和抗體。

2019年底爆發流行的新型冠狀病毒由于其基因序列與之前發現的冠狀病毒有一定的差異，現已由國際病毒分類委員會(International Committee on Taxonomy of Viruses，ICTV)正式命名為SARS-CoV-2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2)。該命名也提示了其與2003年爆發的SARS冠狀病毒(SARS-CoV)有較高的親緣關系。SARS-CoV-2基因組全長約29 800個堿基對，基因組一般含有13個基因，編碼14個蛋白，主要包括多聚蛋白(polyprotein)、刺突蛋白(spike protein，S)、基質蛋白(matrix protein，M)、囊膜蛋白(envelop protein，E)和衣殼蛋白(nucelocapsid protein，N)及其他此類病毒特有蛋白(圖2)。

冠狀病毒科目前分為4個不同的屬，分別是α-CoV、β-CoV、γ-CoV和δ-CoV。SARS-CoV-2與SARS-CoV和2012年爆發的MERS-CoV同屬于β-CoV家族成員(圖3)。

圖2 新型冠狀病毒基因組結構

在科研人員和醫務工作者的不懈努力下，我們對SARS-CoV-2及其所致疾病的認識已不斷加深。但是我們也要清醒地認識到，對該病毒還有很多未解之處，本文將對亟待闡明的若干關鍵科學問題進行討論。

圖3 冠狀病毒系統發育樹[1]

1 命名之亂

在此次新型冠狀病毒疫情暴發初期，世界衛生組織將該病毒暫時命名為2019新型冠狀病毒(2019 novel coronavirus，2019-nCoV)，隨后中國國家衛生健康委員會將該病毒引起的肺炎命名為新型冠狀病毒肺炎(novel coronavirus pneumonia，NCP)。2月11日，世界衛生組織總干事譚德塞宣布，將新型冠狀病毒感染的肺炎命名為“COVID-19”(corona virus disease 2019) [https:∥www.who.int/emergencies/diseases/novelcoronavirus-2019(accessed Feb 18,2020)]。幾乎就在同時，國際上專門對病毒進行生物學分類和命名的國際組織-國際病毒分類委員會冠狀病毒命名小組(coronavirus study group，CSG)發表聲明，將新型冠狀病毒命名為“SARS-CoV-2”[2]。一般來說，疾病名稱應該與病毒名稱及致病特征關聯起來，對SARS-CoV-2來說顯然沒有做到這一點，其命名引起了很大的爭議。事實上，命名的差異主要來自于世界衛生組織和ICTV對命名秉持的原則和標準不同。世界衛生組織命名病毒名稱有幾條公認的原則：命名必須與疾病相關聯且便于發音；盡量避免出現地名、人名或者動物名稱，從而減少對特定國家地區、種族的偏見。而ICTV的命名則采取的是一種科學的方法：根據最近的基因組測序，這種新病毒與導致2003年SARS流行的病毒屬于同一種類，即與SARS相關的冠狀病毒。對于此次新型冠狀病毒及其疾病命名，中國學者也提出了多種命名建議，高福、石正麗等發文呼吁將病毒命名為人類冠狀病毒2019(human coronavirus 2019，HCoV-19)[3]。希望相關命名機構能夠充分溝通，解決命名混亂問題。

2 宿主之謎

病毒宿主(host)，指的是為病毒提供生存環境的生物。根據病毒的傳播路線，可以把宿主劃分為自然宿主、中間宿主和終宿主。自然宿主是指在自然界中為病毒提供生存和復制場所的生物，是病毒天然棲息和繁殖的生存環境。石正麗團隊報道了SARS-CoV-2與一種蝙蝠(中華菊頭蝠)中的冠狀病毒序列一致性高達96%，在系統發育樹上，SARS-CoV-2與SARS冠狀病毒和SARS樣冠狀病毒的類群相鄰，但并不屬于SARS和SARS樣病毒類群，故推測其自然宿主很可能是蝙蝠[4]。但是SARS-CoV-2在蝙蝠體內時還不具有跨種間屏障感染人(終宿主)的能力，一般認為還需要在中間宿主(們)內進行連續進化，才最終形成感染人的能力。目前已報道的潛在中間宿主有水貂、穿山甲等，例如，從馬來穿山甲中分離的冠狀病毒基因與新型冠狀病毒刺突表面糖蛋白、小包膜蛋白、基質蛋白和核衣殼蛋白同源性分別為90.4%、100%、98.2%和96.7%。刺突蛋白受體結合結構域幾乎與新型冠狀病毒相同，僅有一個氨基酸序列差異。此外，被感染的馬來穿山甲有明顯的感染癥狀，肺泡、膀胱、肝臟、淋巴結、脾、唾液腺可見組織學病理改變；電鏡下觀察到典型的冠狀病毒顆粒結構[5-7]。從目前的證據來看，穿山甲是除天然宿主蝙蝠外唯一被SARS-CoV-2感染的哺乳動物。對于穿山甲是不是唯一的中間宿主，抑或還有另外的中間宿主參與傳播病毒目前還不得而知。因此，繼續進行SARS-CoV-2天然宿主和中間宿主溯源，對切斷動物傳播源頭、防止疫情死灰復燃有重大意義。同時，也要緊急立法對野生動植物交易和野味的消費實行更嚴格的規定，保護野生動物資源的同時，從源頭上杜絕動物源性重大傳染病的再次暴發。

3 傳播途徑之惑

根據最新一版“新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第六版)”，經呼吸道飛沫和密切接觸傳播是主要的傳播途徑。在相對封閉的環境中長時間暴露于高濃度氣溶膠情況下存在經氣溶膠傳播的可能。曾經在一段時間內，氣溶膠傳播給公眾帶來了很大的恐慌。最新版治療方案在肯定氣溶膠傳播途徑的同時，強調了氣溶膠傳播的局限性。有研究顯示，SARS-CoV-2的受體血管緊張素轉化酶2(ACE2)不僅在肺細胞表達，在食道、回腸和結腸的上皮細胞中也高表達，提示了消化道感染也是潛在感染途徑[8]。近日，有媒體報道鐘南山、李蘭娟院士團隊分別從COVID-19患者的糞便樣本中分離出SARS-CoV-2，證實了糞便中的確存在活病毒，提示可能存在糞-口傳播途徑。在防范糞-口傳播的同時也要注意，糞便里的病毒也可能會污染物體表面或者形成氣溶膠導致接觸傳播或者呼吸道傳播(糞-鼻傳播？)。最近，單細胞轉錄組分析證明了ACE2在腎臟中的表達，并且有研究團隊從COVID-19患者尿液中也分離出了SARS-CoV-2，提示了尿液傳播的可能性[9]。需要注意的是，雖說在尿液里面檢測到活病毒的存在，但是病毒如何進入尿液，在尿液中的載量(viral load)如何，能否足夠引起感染還需要進一步的研究。除了上述水平傳播途徑，沒有證據顯示SARS-CoV-2可以通過垂直傳播[10]。

4 “復發”疑云

加拿大有報道稱，已康復的新冠肺炎患者出院后仍攜帶SARS-CoV-2[11]。國內也有報道治愈后居家隔離的COVID-19患者，在隔離的第10天，復檢查出核酸陽性。這引發了民眾警覺，擔心是病毒“復發”或“二次感染”。在探討是否為“復發”抑或“二次感染”之前，需要厘清的是當前的“出院標準”。根據國家衛健委發布的《新型冠狀病毒肺炎防控方案》(第五版和第六版)，出院條件：體溫恢復正常三天以上；呼吸道癥狀明顯好轉；肺部影像學顯示急性滲出性病變明顯改善(肺部影像學顯示炎癥明顯吸收，第五版)；和連續兩次呼吸道標本核酸檢測陰性(采樣時間至少間隔1天)。而核酸檢測又是確診SARS-CoV-2感染的金標準。需要注意的是，病毒載量在癥狀出現后約10天后達到峰值，隨后開始下降[12]。而病毒載量降低后，由于檢測試劑的靈敏度和取樣等因素，可能帶來假陰性結果。據湖北專家組組長趙建平表示，鼻咽拭子核酸檢測陽性率只有30%～40%。根據SARS-CoV-2的姊妹病毒SARS-CoV的研究結果，康復患者體內至少兩年內仍可檢測到具有保護作用的IgG中和抗體[13]。綜上，我們有理由推測，所謂的“復發”或“二次感染”最合理的解釋是測不準導致的假陰性。這也提示了病毒核酸檢測的局限性。鑒于目前已有抗體檢測試劑，在出院檢測時應考慮在檢測核酸的同時把抗體檢測納入輔助診斷，如果抗體有4倍以上增高才是進入恢復期。

5 全球流行之憂

截至2020年2月25日，日本、韓國、意大利、伊朗等國出現大量新增病例(圖4)。世界衛生組織此前已表示，意大利、伊朗、韓國等國的疫情令人擔憂，將提供必要的技術性支持，幫助各國了解病毒及其傳播方式。倫敦帝國學院(Imperial College London)全球傳染病分析中心(MRC Centre for Global Infectious Disease Analysis)的WHO傳染病建模團隊的一份最新報告指出，中國大陸以外大約有三分之二的病例可能未被發現。考慮到SARS-CoV-2極強的傳染能力(R0值預計為2.5～4.5)，未被發現并隔離的病例將帶來極大的傳播風險。約翰霍普金斯大學Jennifer Nuzzo表示，雖然WHO并未將COVID-19正式列為全球性流行病，但事實上已經處于全球性流行病的早期階段。對于各國政府來說，應該做好全球流行的應對準備。例如，建立基于大數據的疫情預測模型，進行疫情預測和指導疫情干預；要加強針對病毒流行病學特性的研究和動態監測，特別是對病毒的傳染力、傳染率以及變異性檢測；做好SARS-CoV-2在人群中長期存在的準備，應加快其疫苗的研發。

圖4 全球新冠疫情分布(圖片來自WHO官網)

SARS-CoV-2自2019年底爆發以來，給中國乃至世界造成極大的衛生、經濟和社會影響，并且具有全球蔓延趨勢。經過中國各級政府和全體人民的不懈努力，中國疫情開始逐漸好轉。雖然目前中國大陸地區的新增病例數量下降，取得了階段性的成功，但接下來仍然任重道遠。