人冠狀病毒OC43、HKU1的研究進展

聶麗娜 肖敏敏

1 皖南醫學院研究生學院，安徽省蕪湖市 241000； 2 蕪湖市第二人民醫院

冠狀病毒屬冠狀病毒科，是具有包膜結構的單鏈正股RNA病毒，冠狀病毒基因組中含有26 000～32 000個堿基，是已知RNA病毒基因組中最大的，其“冠狀病毒”的術語是源于電子顯微鏡下冠狀病毒的外觀結構，因病毒包膜上尖刺狀的突起形似皇冠或日冕而得名[1]。冠狀病毒根據血清及遺傳特性進一步分為α、β、γ、δ四群，α、β群主要感染對象為人類及哺乳動物[2]。迄今共發現了7種人冠狀病毒，均屬α、β群，其中α-冠狀病毒為：HCoV-NL63、HCoV-229E，β-冠狀病毒為：HCoV-OC43、HCoV-HKU1、SARS-CoV、MERS-CoV和SARS-CoV-2[3-4]。本論文就兩種人冠狀病毒HCOV-OC43、HKU1的研究進展進行以下綜述。

1 人冠狀病毒HCOV-OC43、HKU1的發現

1.1 人冠狀病毒HCOV-OC43的發現 1967年來自美國馬里蘭州貝塞斯達國立衛生研究院的McIntosh K等通過人胚胎氣管組織培養技術及電子顯微鏡檢測發現了6株形態學上類似于雞傳染性支氣管炎病毒(IBV)的病毒，當時暫時命名為“IBM-like”病毒[5]。隨后McIntosh K等又發現小鼠肝炎病毒(MHV)與陰性染色制劑中的“IBM-like”病毒組成員形態相同，他們便將6株“IBM-like”病毒接種于新生小鼠體內，其中有兩種毒株接種小鼠發生了腦炎，這兩種病毒株被命名為OC38和OC43[6]。因HCoV-OC43株最容易培養，20世紀60年代至90年代的后續相關研究只針對這類菌株，其他分離株(如OC38)不幸遺失，多年來，HCoV-OC43便成了這一類病毒的種名[7]。

1.2 人冠狀病毒HCOV-HKU1的發現 2005年初來自香港大學的Woo PC教授等發現一種新的人冠狀病毒，并進一步對該病毒進行了全基因組分析及測序，因該冠狀病毒在香港大學研究發現，故將其命名為HKU1[8]。

2 冠狀病毒HCOV-OC43、HKU1的基因組結構

2.1 HCOV-OC43的基因組結構 HCoV-0C43的基因組序列全長大約為30 738bp，堿基對GC百分比大約 36.9%。基因組的5’端前2/3部分有2個重疊的開放閱讀框，分別為ORF1a和ORF1b，非結構蛋白由其編碼。 基因組后約1/3的3’端基因序列可編碼結構蛋白，如S、E、M及N蛋白。S蛋白可與N-乙酰神經氨酸特異結合，通過誘導病毒包膜與細胞膜融合作用引起細胞免疫。M蛋白能決定病毒粒子的組裝及出芽位點；E蛋白部分功能與M蛋白相似，也可觸發病毒粒子的組裝，同時也有研究指出，E蛋白可能與細胞凋亡相關；N蛋白，又名核衣殼蛋白，與病毒RNA結合形成核衣殼，可引發細胞免疫[9-10]。

2.2 HCOV-HKU1的基因組結構 HCOV-HKU1的基因組大小為29～30kbp，GC含量約為32%，在所有已知冠狀病毒全基因組中含量最低。與其他冠狀病毒的基因組結構相似，其基因組特征性結構從5’到3’端依次為2個重疊開放閱讀框ORF1a和ORF1b、S(Spike gene)、E(Envelope gene)、M(Membrane gene)和N(Nucleocapsid gene)，分別編碼S、E、M及N蛋白[11]。S 蛋白是冠狀病毒主要的抗原蛋白，可與宿主特異性受體結合，介導膜融合、決定感染范圍，并可影響病毒的毒力。E 蛋白是最主要的結構蛋白，在病毒的成熟發展中有重要作用。M 蛋白的含量最豐富，主要作用是維持病毒包膜的形狀。N 蛋白則構成病毒的核衣殼[12]。HCOV-OC43、HKU1的基因結構[13]見圖1。

圖1 HCOV-OC43、HKU1的基因結構

3 冠狀病毒HCOV-OC43、HKU1與疾病的關系及流行情況

3.1 HCOV-OC43、HKU1與疾病的關系 冠狀病毒可在動物中引起多種疾病，包括呼吸道感染、腸胃炎以及中樞神經系統疾病等，HCoV-HKU1與上呼吸道感染、下呼吸道感染均有關聯，對于上呼吸道感染，大多數患者表現為發熱、流涕和咳嗽，下呼吸道感染以發熱、咳痰、呼吸困難為常見癥狀，大多數HCoV-HKU1感染是自限性的，只有少數肺炎患者報告死亡。亦有研究表示，HCoV-HKU1感染可能與發熱驚厥、肝炎相關，但仍有待確定[7,11]。HCoV-OC43感染后，亦主要表現為上呼吸道感染，如鼻塞、咽痛和喉部不適等，但是相關研究證明，HCoV-OC43能使嬰幼兒及老年免疫低下患者表現出支氣管炎、肺炎等下呼吸道感染癥狀，此外HCoV-OC43還可能證明具有神經侵襲性，可能導致致命性腦炎[14-15]。

3.2 HCOV-OC43、HKU1的流行情況 HCoV-OC43和HCoV-HKU1感染在全球范圍內普遍存在，四季均有病例報道，夏季及早秋季節少見，秋冬季及早春季節多發，HCoV-OC43的檢出率為0.05%～12.52%，HCoV-HKU1檢出率為0.3%～4.4%[16]。Lu R等[17]對北京地區急性上呼吸道感染患者的研究顯示，OC43發病率為4.3%，HKU1發病率為1.6%，四季均有發病。Walsh EE等[18]在美國紐約地區一項為期4年關于HCoV-229E、HCoV-OC43感染的相關研究中分析得出，OC43感染率為2.3%～11.4%，以冬季多發。Ren L等[19]對北京地區8 396例成人呼吸道感染患者的研究得出，OC43陽性50例(0.6%)，高峰出現在6月，HKU1陽性14例(0.2%)，高峰為2、3及7月。Bouvier M等[20]對美國呼吸道感染聯盟902例呼吸道患者的研究分析顯示，OC43 28例(3.1%)， HKU1 13例(1.4%)，發病高峰出現在2月。在另一項北京地區559例急性上呼吸道感染患者的HCoV-OC43研究中，Hu Q等[21]得出以下結論，HCoV-OC43的當地感染率約為12.52%，以秋季為多發季節。Gaunt ER等[22]對2006年7月—2009年6月在英國愛丁堡收集的11 661份診斷性呼吸道樣本進行了分析得出，冠狀病毒感染在12月—4月有明顯的冬季季節性，OC43檢出率為9.5%，HKU-1檢出率為5.2%。美國明尼蘇達州梅奧臨床試驗室的Rucinski SL等[23]針對HCOV-229E、HCOV-HKU1、HCOV-NL63和HCOV-OC43的研究顯示，HCOV-HKU1檢出率為1.1%，HCOV-OC43檢出率為1.2%，其中夏季和初秋檢出率最低，而冬季及早春發病率最高。Kanwar A等[24]對美國俄亥俄州成人呼吸道感染患者HCoV-HKU1的檢測研究指出，成人呼吸道感染中HCOV-HKU1的檢出率為1.6%，其發病高峰為2、3月份。

4 冠狀病毒HCOV-OC43、HKU1的實驗室診斷

冠狀病毒的病原學檢測方法主要包括病毒分離培養、血清學檢測、核酸檢測等。

4.1 病毒分離培養 病毒分離培養是冠狀病毒病原學檢測的金標準，但由于病毒分離必須在高等級生物防護實驗室進行，且實驗周期長，靈敏度較低，故難以用于早期快速診斷，因此不作為首選及常規的檢測手段[2,25]。

4.2 血清學檢測 冠狀病毒血清學檢測是基于病毒感染機體后產生的抗原抗體反應，檢測方法主要包括：酶聯免疫吸附試驗(ELISA)、免疫熒光抗體試驗(IFA)、蛋白質印跡法、化學發光法(CLIA)、膠體金法等。因抗原抗體反應除受試劑本身的靈敏度特異性影響外，還與機體本身疾病嚴重程度、是否存在免疫抑制等相關，檢測結果可出現假陽性及假陰性，目前主要作為核酸的輔助診斷方法[26]。

4.3 核酸檢測 核酸檢測方法具有快速、靈敏度和特異度高等優點，目前已成為冠狀病毒檢測的主流檢測方法，其中主要包括逆轉錄聚合酶鏈反應(RT-PCR)、逆轉錄環介道等溫擴增(RT-LAMP)等，因冠狀病毒主要引起呼吸道感染，故檢測標本主要為鼻咽抽吸物、支氣管肺泡灌洗液、支氣管洗液和咽拭子[27]。

5 總結與展望

在人類疾病中, 呼吸道感染最為常見，嚴重感染者可致死亡，而其中冠狀病毒感染占有重要作用，2003年SARS-COV、2012年MERS-COV以及2019年底SARS-CoV-2的爆發流行引起了全世界對冠狀病毒的極大關注。在人類目前發現的7種冠狀病毒中，雖然HCoV-OC43、HCoV-HKU1通常引起較為輕微的呼吸道癥狀，但在嬰幼兒、老年人等免疫低下及缺陷者亦可引起較嚴重的臨床癥狀。自兩種人冠狀病毒HCoV-OC43、HCoV- HKU1發現至今，全世界范圍內的學者們對兩種病毒進行了廣泛的研究和探索, 也取得了一定的結果及進展，但對于這兩種冠狀病毒更全面的致病機理、傳播變異方式、臨床表現、流行病學特征以及診斷治療等方面都還需要更加深入及透徹的研究，在當前新冠疫情仍在全世界范圍侵襲人類健康的情況下，希望通過此類研究造福于人類，為預防再次暴發人類冠狀病毒大流行及為暴發發生后提供防控及治療依據。