新型冠狀病毒SARS-CoV-2的相關研究
----過去與未來

張 會,丁東瑞,金天然

(中國人民解放軍聯勤保障部隊第九八三醫院 a.心血管內科;b.感染疾病科,天津 300142)

2019年12月起,武漢市發現不明原因的上呼吸道感染病例[1-2]。2020年1月初,人們確定感染是由新型冠狀病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)引起的,這種疾病被命名為COVID-19(coronavirus disease 2019)[3-4]。2020年3月11日,世界衛生組織(world health organization,WHO)正式將這種疾病列為疫情大流行[1]。COVID-19的感染人數和死亡人數不斷增長,因此了解SARS-CoV-2的致病機制以及有效的治療途徑,顯得尤其迫切。

1 病毒學

冠狀病毒(coronaviruses)在20世紀60年代被首次發現,當時只知道它們含有“刺突”形蛋白質,且此種蛋白構成的膜結構包圍著RNA[5],這些膜表面“刺突”蛋白的冠狀外觀使病毒家族得名,“corona”在拉丁語中是皇冠的意思[6]。具有這種特殊形狀和結構的病毒屬于冠狀病毒科,根據種系發生可分為α、β、γ及δ冠狀病毒[7-8]。只有α和β冠狀病毒是人畜共患型,而SARS-CoV-2屬于β冠狀病毒屬[9]。所有冠狀病毒由基因組RNA、核衣殼(N)、刺突(S)、包膜(E)和膜(M)結構蛋白組成,此外還有一些非結構蛋白和輔助蛋白[9]。

截至2020年,美國疾病控制和預防中心(centers for disease control and prevention,CDC)確認了7種可以感染人類的冠狀病毒株,它們被歸為單鏈正螺旋RNA病毒[9],基因組包含26000～32000個堿基[10]。

人群中最早發現的冠狀病毒是CoV-229E和HCoV-OC43[11],可引起常見的上呼吸道疾病,如普通感冒;此后又發現了HCoV-HKU1和HCoV-NL63[12];其余3種冠狀病毒株分別是SARS-CoV、MERS-CoV和SARS-CoV-2,它們可導致嚴重疾病,甚至死亡。4種非重型毒株全球均有分布,在當地人群中密度很低[9]。另外3種重型毒株,SARS-CoV于2002年出現,導致嚴重急性呼吸系統綜合癥(severe acute respiratory syndrome,SARS);MERS-CoV于2012年發現,引發了中東呼吸綜合征(middle east respiratory syndrome,MERS);而SARS-CoV-2則是一種導致COVID-19全球大流行的病原體。

2 病毒的進化

蝙蝠是冠狀病毒的主要動物宿主,在過去的幾十年里,這種病毒已變異并適應感染人類,導致動物到人的物種跨越傳播[6]。病毒基因組序列分析[13]顯示,SARS-CoV-2與蝙蝠冠狀病毒的RaTG13基因一致性為96.2%,這表明蝙蝠冠狀病毒可能是SARS CoV-2的起源。另外,全基因組[14]表明,穿山甲冠狀病毒與SARS-CoV-2相似性為96%,與SARS-CoV、MERS-CoV和蝙蝠冠狀病毒的相似性分別為82%、76%和71%,提示穿山甲很可能是蝙蝠與人類間的中間宿主。

3 病毒的傳染

基本繁殖數(basic reproduction numbers)R0用于描述病原體的傳播或傳染性[15],SARS-CoV的R0值約為3,MERS-CoV為0.45,SARS-CoV-2為2.2至3.11[16-17]。雖然SARS-CoV和SARS-CoV-2的R0值相似,但COVID-19癥狀出現前,患者鼻和喉中有更高的病毒載量,這表明SARS-CoV-2可在癥狀出現前傳播,所以更難隔離和控制[18]。

SARS-CoV-2通過“刺突”蛋白錨定人肺部上皮細胞[1,19]。血管緊張素轉換酶2 (angiotensin-converting enzyme 2,ACE2)受體充當了SARS-CoV-2突刺蛋白的“停靠點”,使病毒與細胞膜融合,然后病毒將自身RNA整合到細胞的復制機制中,促進繁殖。這樣SARS-CoV-2就能在全身擴散,啟動免疫應答,感染人類[20-21]。SARS-CoV-2的刺突(S)蛋白,在感染細胞時分裂成2個亞基,S1亞基包含2個受體結合域(receptor-binding domain,RBD),使病毒與宿主細胞結合;S2亞基對膜融合至關重要[22-23]。與S1亞基結合的宿主細胞ACE2受體是一種跨膜蛋白,位于肺、心臟、腎臟和腸道的上皮細胞[24]。S1亞基與靶細胞ACE2受體結合后,S2亞基的七磷酸重復序列1(heptad repeat 1,HR1)和2(heptad repeat 1,HR2)結構域結合,形成1個六螺旋束芯,使病毒和宿主細胞膜彼此靠近,以便發生融合[25-26]。SARS-CoV-2的傳染性、傳播性較SARS-CoV高,因為SARS-CoV-2受體結合域(RBD)與ACE2受體的親和力提高了10～20倍,而這種差異源于SARS-CoV-2 受體結合域(RBD)的氨基酸序列不同[27-28]。

4 流行病學

截至2022年7月,COVID-19已影響全球6.04億人,引發648萬人死亡[29]。SARS-CoV-2的潛伏期長達2周,中位數為5 d,此期間具有傳染性[30]。

Hosseini等[31]研究中,80%以上的COVID-19患者表現為輕度發燒、干咳和呼吸短促;重癥患者中,44%出現呼吸短促,50%出現組織缺氧,14%出現高熱[32-33],死亡率為2%。另外,基礎合并癥及高齡會增加死亡率[34-36]。有研究顯示,依據年齡不同,5～17歲兒童住院率為0.1%,85歲以上老人為17.2%,5%以上的患者處于休克和多器官衰竭等危急狀況[32,37]。Onder等[38]研究也顯示,COVID-19患者的癥狀隨年齡增長而惡化,19歲以下死亡率為0%～0.1%,75～84歲死亡率4.3%～10.5%,85歲或以上死亡率高達10.4%～27.3%。研究[39]還發現,COVID-19感染男性多于女性,這可能與X染色體和性激素的保護作用有關,它們導致了女性對SARS-CoV-2的免疫反應更強[40]。

值得注意的是,不同國家、甚至不同種族的感染率和死亡率并不相同[41]。盡管全世界的死亡率為6.9%,但智利和以色列的死亡率為0%～0.1%,而意大利為14%[1],考慮與各國人口密度、醫療體系、檢測政策、年齡結構等相關。

5 傳播途徑

SARS-CoV-2“人傳人”的主要形式是飛沫傳播,咳嗽和打噴嚏會使其通過空氣傳播到健康人群[42]。飛沫是人釋放病毒的介質,一般不會從源頭傳播超過2米,但空氣動力學研究[1]表明,快速的體育活動會增加飛沫的傳播距離,如跑步或騎自行車等。另一項研究[43]發現,SARS-CoV-2實驗條件下,在空氣中持續存在達3 h。Cai等[44]研究顯示,接觸SARS-CoV-2的無生命體也可傳播,稱為接觸傳播。根據材料不同,傳染性從幾小時(紙板)到3天(塑料或不銹鋼)不等[43]。此外,在糞便中也檢測到SARS-CoV-2,這表明其有能力在消化道內增殖,并有可能通過“糞口”途徑傳播[45-46]。有資料[47]分析,17.6%的患者存在胃腸道癥狀,當呼吸道樣本檢測呈陰性時,仍有48.1%的患者在糞便樣本檢測出病毒RNA陽性。

醫院是SARS-CoV-2二次傳播的來源之一,因為它是大量感染者的集中地[48]。Santarpia等[9]從COVID-19患者的病房中收集表面樣本并提取病毒RNA,發現常見物品及空氣樣本中檢測到SARS-CoV-2陽性,以空氣中病毒濃度最高。

6 臨床表現

COVID-19患者的常見癥狀是干咳、發熱和呼吸短促,另外可能伴隨喉嚨痛、頭痛、肌痛、疲勞和腹瀉等不適[49-50]。重癥COVID-19患者表現為急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)和難治性低氧血癥。COVID-19可導致嚴重的肺部感染、呼吸衰竭,伴隨其他器官損傷和功能障礙;若出現呼吸系統以外的功能障礙,如血液系統和消化系統紊亂,則敗血癥和感染性休克的風險會升高,死亡率大幅上升[31]。雖然大多數病例表現為輕癥,但所有患者均有新的肺部征象,如X線胸片半透明毛玻璃樣改變;CT可表現為磨玻璃影、浸潤影、肺實變等[51],且易侵犯血管引起血管炎[52]。在重癥監護病房(intensive care unit,ICU)的患者中,雙側多小葉和亞節段區域實變明顯[53-54]。

據報道,在感染階段有些患者表現為白細胞或淋巴細胞數量減少[55],谷丙轉氨酶(alaninetransaminase,ALT)、谷草轉氨酶(aspartate transaminase,AST)、乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase,LDH)、血清肌酸激酶同工酶(creatine kinase-MB,CK-MB)、C反應蛋白(C-reactive protein,C-RP)和紅細胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate,ESR)升高[56]。

7 檢測方法

早期診斷是治療COVID-19最關鍵的一步[31,57]。SARS-CoV-2特點是在休眠或病毒載量低的一段時間內不易被發現,所以許多疑似患者鼻咽/痰標本檢測結果呈陰性。總體說來,SARS-CoV-2檢測第一道防線是通過逆轉錄聚合酶鏈反應(reverse transcription-polymerase chain reaction,RT-PCR)檢測病毒基因組物質[58],然后是放射學、血清學檢測、基于短回文重復序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)檢測方法及病毒培養等[31]。

7.1RT-PCR 這種檢測方式在美國、德國、意大利、韓國及中國香港被廣泛應用[59-61],需鼻咽拭子收集遺傳物質,檢測是否攜帶SARS-CoV-2。首先從樣本中分離RNA,然后產生RNA的單鏈互補DNA (cDNA)[62],最后行PCR擴增cDNA進行分析,操作需數小時[63]。這種測試方法存在假陰性和假陽性的可能,與樣品污染、病毒載量低、采樣不正確有關[64]。在某些情況下,CT懷疑COVID-19陽性的病例,RT-PCR診斷為陰性[64]。中國已經使用高分辨率CT來補充檢測,以防止假陰性情況發生[65]。美國雅培公司(Abbott)和德國博世醫療保健公司(Bosch Healthcare)對PT-PCR檢測方法進行了改進,將處理時間縮短至15 min[66]。

SARS-CoV-2的全基因組測序已完成,現已允許分析和選擇病毒的特定基因。在此背景下,Chan等[67]開發并優化了RT-PCR檢測引物,用于檢測SARS-CoV-2特有刺突基因(S基因);Corman等[68]也報道了SARS-CoV-2的其他基因特異性引物,如RNA依賴的RNA聚合酶(RNA dependent RNA polymerase,RdRp)基因、E基因、N基因。通過這些新方法,患者的唾液、呼吸道分泌物、糞便、尿液、血清、血漿都可用于分離病毒RNA。

7.2放射學檢查 胸部CT顯示特異性的磨玻璃影,屬于輔助診斷工具[10,67,69]。雙側磨玻璃影及肺實變的出現提示需立即對SARS-CoV-2進行檢測。Fang等[70]將胸部CT與RT-PCR結果進行敏感性對比,發現胸部CT能在RT-PCR陰性的患者中檢測到異常證據,其在COVID-19患者篩查中敏感性達98%。鑒于胸部CT的準確性,人工智能(artificial intelligence,AI)已被用于輔助SARS-CoV-2檢測,目前處于起步階段。COVID-NET是一種三維學習網絡,Li等[9]通過使用此網絡提取COVID-19患者胸部CT的視覺特征,目前已被證明可準確區分COVID-19、社區獲得性肺炎和其他肺部疾病。

7.3血清學檢測 血清學檢測是將血清樣本用于免疫反應檢測,而這些免疫反應通常在特定的感染狀態下發生,如重癥患者垂死狀態下,白介素(interleukin,IL-6、IL-2、IL-7、IL-10)的血漿濃度急劇增加[10,71]。有報道顯示,COVID-19危重患者的血清中存在特征性“細胞因子風暴”,即免疫因子高漲,包括白細胞減少,CRP(10 mg/L以上)、血沉及D-二聚體水平升高[71-72]。研究發現,大多數COVID-19住院患者淋巴細胞總數明顯下降,提示淋巴細胞,特別是T淋巴細胞可能是SARS-CoV-2的靶點。因此,外周血淋巴細胞數量減少可作為SARS-CoV-2感染的一個標志,也可用于感染嚴重程度的評價[49]。

既往研究報道,SARS-CoV和MERS-CoV感染中,升高的IL-1B、IL-6、IL-12、干擾素γ(interferon γ,IFNγ)、趨化因子10 (interferon-inducible protein-10,IP-10)、單核細胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1,MCP1)等促炎因子和腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-TNFα)、IL-15、IL-17等細胞因子,可能激活輔助性T淋巴細胞1(thelper cell,Th1)應答,與肺炎和肺損傷相關[31]。對比SARS-CoV-2感染,病毒顆粒入侵引發Th2和IL-4、IL-10等細胞因子的分泌增強,同時使外周血白細胞和淋巴細胞等免疫細胞減少,導致炎癥反應增強和免疫系統功能抑制,最終表現為嚴重肺損傷[54]。可見,與SARS-CoV-2本身的致病性相比,嚴重且難以控制的炎癥反應具有更大的破壞效應。

目前,最常見和最快速的血清學檢測是側流免疫層析法,自患者處提取樣本,檢測是否含有病毒抗體[73];另一個是酶聯免疫吸附試驗(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)。以上這些方法的敏感性較高,會導致假陽性及高估感染率[74]。需指出的是,這些檢測并不是為確定目前是否患有COVID-19,而是識別是否有SARS-CoV-2抗體,陽性結果表明個體在過去對病原體產生了免疫反應。由此推斷,血清學檢測可作為病毒傳播范圍的指標,而RT-PCR檢測可顯示目前是否患有這種疾病。

目前,多家公司開發了COVID-19檢測試劑盒,通過IgG和IgM分子檢測,識別出對SARS-CoV-2有免疫力的人,其可補充RT-PCR和放射檢測結果[10]。試劑盒的出現,使重點護理檢測成為可能,同時也能對疑似SARS-CoV-2攜帶者進行即時檢測,提高了檢測大范圍人群的能力,從而有助于疫情控制和精準確定疾病病死率[10]。

7.4基于CRISPR技術的檢測方法 CRISPR是規律地聚集在一起的短回文重復序列,它可檢測到特定的RNA序列。鎖定目標后,與CRISPR協同工作的Cas13和Cas12被激活,分別表現出核糖核酸酶(RNase)和脫氧核糖核酸酶(DNase)活性,分解附近的RNA鏈或單鏈DNA。當CRISPR-Cas復合物與一個報告分子結合,酶會分解附近的報告分子,引發反應,通過熒光信號或橫向流動條帶表現出來,與驗孕棒相似[1]。此方法不需復雜的儀器進行測試,可靠、經濟、敏感性高、特異性高[75]。美國Mammoth Bioscience公司、Sherlock Biosciences公司以及印度一家研究所正在進行探索[75]。

當CRISPR檢測到SARS-CoV-2 RNA序列時,Cas13被激活并開始分解附近的RNA鏈;當RNA報告分子與CRISPR-Cas13結合,Cas13將其分解并通過熒光或橫向流動條帶發出信號,此過程稱為SHERLOCK[9]。同理,當CRISPR檢測到特定DNA序列時,Cas12被激活并開始分解附近的DNA鏈;當DNA報告分子與CRISPR-Cas12結合,Cas12將其分解并通過熒光或橫向流動條帶發出信號,此過程稱為DETECTR[76]。DETECTR技術比SHERLOCK更快,但兩者都在作為未來的測試方法進行研究和嘗試。

張鋒等[31]最近開發了一種基于CRISPR-Cas13的SHERLOCK系統來診斷COVID-19。該團隊使用SARS-CoV-2 RNA的合成片段作為模板設計出2個RNA導鏈(CRISPR),這些導鏈能與SARS-CoV-2RNA中其互補序列結合,進而激活Cas13,分解報告分子。該方法用試紙蘸取樣品,出現1條線即表示存在SARS-CoV-2。

7.5病毒培養 與其他方法相比,病毒培養更費時,但在其他方法使用前,其在疫情爆發最初階段發揮巨大作用。此外,病毒培養還可用于體內、外抗病毒治療和疫苗的評價試驗。目前,一般實驗室尚不具備條件進行SARS-CoV-2檢測[77]。

8 治療

8.1機械通氣 在缺乏長期、可持續治療方法的情況下,醫務人員通過使用機械通氣來改善COVID-19患者的嚴重呼吸道癥狀,如呼吸困難和缺氧。有研究納入2634例COVID-19住院患者,約12%需機械通氣,而接受此項治療的患者死亡率高達88%[78]。

8.2抗病毒藥物 現有藥物在治療COVID-19癥狀方面也顯示出希望,WHO在報告中概述了治療COVID-19的4種候選藥物,即瑞德西韋、洛匹那韋/利托那韋、干擾素β-1a和羥氯喹/氯喹。目前,瑞德西韋最有希望[79]。

瑞德西韋最初用于治療埃博拉病毒,其可阻斷RNA復制的關鍵酶----依賴RNA的RNA聚合酶(RdRp),進而阻止病毒繁殖,能有效防止SARS-CoV和MERS-CoV擴散[80-81]。有研究[80]將瑞德西韋用于感染SARS-CoV、MERSCoV和SARS-CoV-2的小鼠細胞,結果表明,其能抑制SARS-CoV-2病毒傳播。目前,幾項關于瑞德西韋的Ⅱ、Ⅲ期臨床試驗正在進行中。美國一項大樣本量研究現實,與安慰劑相比,瑞德西韋康復時間快31%,美國食品藥品監督管理局(food and drug administration,FDA)緊急授權使用該藥物[1]。目前,中國、德國、意大利、韓國等也在進行相關測試來確定其功效。

洛匹那韋/利托那韋結合后被稱為Kaletra,主要用于治療人類免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)感染,屬于神經氨酸酶抑制劑。Kaletra在中國和南韓初步報告[82]成功后,科學家們開始關注其治療COVID-19的效果。然而,當Kaletra單藥治療住院COVID-19患者時,并未顯示出明顯的益處或改善,這表明其對SARS-CoV-2的蛋白酶抑制作用與對HIV不同,因此停止對該藥物的未來測試[82-83]。

干擾素β-1a用于多發性硬化癥的治療。干擾素是免疫系統的天然組成部分,能激活人體自身抗病毒機制,達到抑制病毒復制、增加免疫應答的效果[84]。早期研究[85]顯示,注射干擾素可使人類上皮細胞的病毒載量降低,且噴灑干擾素可降低感染率,以上均支持干擾素療法。近期研究發現[85],干擾素β-1a對SARS-CoV-2最有效,因其能上調肺部抗炎細胞,但此藥仍需進一步研究。

羥氯喹和氯喹是兩種安全、廉價的藥物,主要用于治療瘧疾和自身免疫性疾病,也被發現有抗病毒活性[1]。病毒通常通過內吞作用進入人體并感染細胞,所謂內吞作用即將病毒包裹并由核內體帶入細胞。然而羥氯喹/氯喹增加了核內體的pH值,使其過于堿性而不利于病毒生存和復制[86]。鑒于其疏水結構,這種藥物可在血液中循環,其作用可擴散到包括肺在內的全身組織,使其成為治療COVID-19的候選藥物[86]。在中國和法國,羥氯喹/氯喹的抗COVID-19作用已被臨床試驗[87]所證實,但樣本量較小。由于該藥物的已知不良反應最小,FDA已授權緊急使用。然而,也有研究[1]表明,羥氯喹/氯喹對COVID-19無作用或作用有限,甚至不良反應嚴重,所以有些醫院停止使用。

法匹拉韋與瑞德西韋類似,通過阻止依賴RNA的RNA聚合酶(RdRp)與ATP結合,選擇性地抑制RdRp,使其失去功能[88]。法匹拉韋療效很好,服藥后發燒、咳嗽等癥狀快速消退,中國科技部稱其是一種“有效且高度安全的治療方法”。目前,正處于臨床試驗階段[89]。

EIDD-2801口服給藥,通過在病毒中積累有害突變來抑制依賴RNA聚合酶(RdRp)活性,最終誘導病毒致死性突變,但存在很多脫靶效應。在小鼠實驗中,預防性服用EIDD-2801可降低SARS-CoV-2及其他冠狀病毒(SARS-CoV和MER-CoV)的濃度。2020年4月,FDA已批準負責EIDD-2801的公司進行人體試驗[1]。

奧司他韋屬于神經氨酸酶抑制劑。COVID-19出現在流感季節,抗菌藥物聯合奧司他韋成為COVID-19的試驗性治療方法。然而,并沒有可靠證據表明奧司他韋是治療COVID-19的有效藥物[90]。

格里菲思作用于刺突蛋白表面的低聚糖,已進入治療HIV和SARS-CoV的I期試驗,但對于SARS-CoV-2的療效應重新評估。刺突(S)蛋白在病毒-細胞受體相互作用中發揮重要作用,因此也是開發抗病毒藥物的有前途的靶點[31]。

糖皮質激素治療僅在醫生診斷為重癥COVID-19肺炎時才聯合應用。系統性糖皮質激素治療(甲基強的松龍40～120 mg/d)通過降低SARS-CoV-2誘導大量細胞因子減少肺損傷。但既往在SARS-CoV、MERS-CoV中證據[31]認為,接受皮質類固醇治療不能預防感染患者的死亡,而是延遲病毒的清除。

一些非抗病毒藥物,如二甲雙胍、格列酮類、貝特類、沙坦類及營養補充劑,可通過增強免疫功能、預防或限制急性呼吸窘迫綜合征的影響,進而減少感染引起的免疫病理損傷,改善病情[91]。

8.3基于CRISPR技術的治療方法 基于SHERLOCK病毒檢測技術,PACMAN(prophylactic antiviral CRISPR in huMAN cells)利用具有RNA酶(RNase)活性的Cas13,精確地摧毀病毒,也可敲除RNA依賴的RNA聚合酶(RdRps)基因,最終消滅SARS-CoV-2[92-93]。這項技術的給藥途徑尚在研究中,目前已建立了脂質體給藥途徑[92]。上述治療方法仍需進一步測試,但使用CRISPR技術靶向病毒和消除癥狀,以及使用PACMAN預防未來病毒大流行,這方面的研究前景非常樂觀。

8.4抗體治療 To等[94]在一項23例COVID-19康復患者的研究中發現,血液中抗體濃度與抗SARS-CoV-2活性相關,因此將靜脈輸入恢復期血漿作為可行的治療方法。Wang等[95]用恢復期血漿治療5例危重患者,其中4例體溫恢復正常且病毒載量降低,這表明抗體具有抗病毒活性。

有研究[95]利用ELISA發現一種能阻斷SARS-CoV-2感染的人單克隆抗體——47D11,與恢復期血漿中發現的抗體類似。47D11能降低病毒活性,且可在實驗室中合成。最近有證據表明,47D11在細胞中有效,制藥公司正加緊生產單克隆抗體,以投入到新的研究中。

托珠單抗是一種重組單克隆抗體,與IL-6的親和力很高,從而減少IL-6與原始受體結合并控制炎癥反應。Xu等[96]研究顯示,托珠單抗在改善癥狀方面效果顯著,75%的患者能減少通氣依賴。Guaraldi等[97]也觀察到,接受托珠單抗治療的COVID-19嚴重肺炎患者,有創機械通氣和死亡的風險較對照組均降低。

8.5疫苗治療 疫苗開發需數年時間才能獲得全面批準并批量生產。試驗通常分為：評估安全性,選取少數健康志愿者注射;評估療效,選取上百名志愿者進行測試,其中包括高危人群;評估疫苗不良反應,在上千例患者中進行測試。

減毒活疫苗是將其引入接種者體內,引發免疫應答。這些減毒活疫苗是最接近自然感染的,在產生免疫應答方面非常有效[98],但兒童和免疫缺陷人群禁忌。

滅活疫苗是將死病毒或滅活病毒引入接種者體內,無需擔心病毒恢復致病性引起疾病,但引發的免疫反應較小,為獲得持續保護作用,需加強注射[99]。

亞單位疫苗只含有病毒結構的部分或亞單位[100],如針對SARS-CoV2的亞單位疫苗可能只包含S蛋白或S蛋白的一部分。亞單位疫苗不良反應較少,需加強注射,且昂貴。

核酸疫苗是將信使核糖核酸(messenger RNA,mRNA)直接注射到體內,然后mRNA編碼病毒蛋白,引發免疫反應,接種者再次接觸病毒時提供保護作用[1]。盡管這種技術已約30年,但核酸疫苗還未獲批,因為需要有效的給藥途徑才能使其與活疫苗的功效相匹配[1]。

病毒載體疫苗是將編碼病毒抗原的特定序列設計成非致病性病毒,即病毒載體。這種疫苗可引起強烈的免疫反應[101],若接種者已對病毒載體存在免疫力,則無效。

9 新的病毒變異體

2021年11月,南非發現了第1例奧密克戎(SARS-CoV-2 Omicron)病例。這種新型譜系(B.1.1.529)與原始野生型菌株(wild type,WT)相比整個基因組共60個突變,被WHO歸為SARS-CoV-2第5個病毒屬。截至目前,突變的Omicron已進化成5個不同亞系,標準的Omicron亞系命名為BA.1,其他4個亞系稱為BA.2、BA.3、BA.4、BA.5[32]。Omicron BA.1的受體結合區域部分共積累了15個突變,這有助于病毒與宿主ACE2的結合,增強了病毒傳染性,且降低了疫苗及自然感染誘導的體液免疫保護作用[102-103]。有資料[104-105]顯示,Omicron的基本繁殖數R0是δ冠狀病毒的2.5倍,有效繁殖數Re比δ冠狀病毒高2.7～3.8倍。

2022年1月,天津首次確診本地傳播Omicron BA.1病例,并達到社區傳播階段[29]。同年2月,Omicron BA.2以前所未有的速度席卷中國大陸,并升級為國內流行病。此后,各亞系Omicron病例接踵而來,且病毒攜帶者為疫苗接種后的完全免疫個體,這提示新型病毒存在嚴重免疫逃逸現象,之前的疫苗接種并未保持對Omicron的高水平保護[32]。雖然Omicron的傳染率有所增加,但住院率和死亡率呈下降趨勢。Menni等[106]的研究納入63002例SARS-CoV-2 Omicron陽性患者,結果顯示,與δ冠狀病毒相比,Omicron患者在發病期間嗅覺喪失的發生率更低,喉嚨痛的發生率更高,住院率更低。

此外,人們對于保護性疫苗的研究也從未停止,它是預防未來SARS-CoV-2變體的重要工具[107]。一項關于加強劑有效性的薈萃分析[108]報告顯示,與未接種強化疫苗者相比,接受強化疫苗者Omicron感染率減少了71%。以色列另一項研究[109]也表明,第3劑疫苗接種能有效預防與Omicron相關的住院(93%)、重癥疾病(92%)和死亡(81%)。而添加第4劑mRNA COVID-19疫苗,能在年老虛弱的個體中,減少各種原因導致的過早死亡[110]。因此,每年定期普及加強疫苗接種仍是預防SARS-CoV-2感染的有效策略,尤其是異種加強劑推薦用于順序接種,其可誘導人體免疫系統產生有效的“交叉免疫記憶”或“互補免疫記憶”,以最大限度地防止COVID-19嚴重疾病和死亡[32]。

目前,WHO正在追蹤許多亞型,如新出現的BA.5亞型BA.5.2.1.7(BF.7)正在世界范圍內快速傳播,并可能成為下一個主要變體。下一個SARS-CoV-2 VOC(variants of concern,VOC)也可能以SARS-CoV-2重組體的形式出現[111]。通過深度探索解碼SARS-CoV-2的進化規律,有望預測新的變異毒株、獲得更精確的數據、預測未來的大流行并及時預防。

10 小結與展望

對SARS-CoV-2結構及感染分子機制的深入研究是一切研究的基礎。臨床檢驗的進步可提高檢測速度和特異性;而藥物治療的進步同樣意義非凡。目前,SARS-CoV-2處于不斷進化中,其危害性仍不可小覷,尤其是合并基礎疾病、肺部結構性損傷的患者。另外,孕婦、健康狀況欠佳者及免疫系統受損者屬于臨床試驗的排除人群,但同時也是需保護的群體,應予特殊關注。

SARS-CoV-2導致了COVID-19持續大流行,還引發了急性期后后遺癥,被稱為“Long COVID”,即多系統負面影響,其與病毒直接損傷、全身性炎癥和氧化應激狀態、內分泌系統、免疫系統、神經系統異常及社會心理壓力直接相關[112],如何消除或減少這些負面影響也需格外關注。