为啥新冠病毒传播能力这么强?

2020
05/15

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蓝鲸晓虎 / 医学之声
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新冠病毒(SARS-CoV-2)大流行已造成全球超400万人感染。

新冠病毒(SARS-CoV-2)大流行已造成全球超400万人感染。为深入了解这种高度传染力的病毒,很多科学家将它与触发2003年SARS的冠状病毒(SARS-CoV)进行了比较。

SARS是21世纪的第一场“瘟疫大流行”,在8个月内造成了全球8098人感染,死亡率高达10%。SARS-CoV-2和SARS-CoV的基因组序列重复率达86%,然而根据世卫组织最新实时统计数据,截至欧洲中部夏令时间5月13日18时50分,全球新冠肺炎确诊病例累计4179479例,死亡287525例,中国以外超过409万例。。为何新冠病毒的致病性如此之强?

电子显微镜下的新型冠状病毒(来源:https://www.nature.com/articles/d41586-020-00660-x)

Furin酶切位点

一些遗传学研究着重关注了新冠病毒的微观结构,病毒表面的一种关键蛋白和人体细胞上的受体可能是病毒能高效攻击人体的“导火索”。有科学家将新冠病毒表面的S蛋白(spike glycoprotein)与禽流感病毒表面的血凝素进行类比,认为两种蛋白在病毒攻击人体过程中起相同的作用。

S蛋白上含有能特异性识别并激活人体内的弗林蛋白酶(furin)的位点,使得SARS-CoV-2与宿主细胞的结合能力远强于SARS-CoV。Furin在人体肝、肺、小肠等组织广泛分布,意味着SARS-CoV-2可能同时攻击多个器官。因此研究者认为Furin酶切位点可能在新冠病毒的生命周期和致病性中起到重要作用。

宿主细胞的关键受体

除了SARS-CoV-2本身的S蛋白和Furin激活位点外,人体细胞中的某种受体决定了对病毒的易感性。S蛋白与细胞表面的血管紧张素转化酶-2(ACE-2)结合, ACE-2与SARS-CoV-2的结合紧密程度是SARS-CoV的10倍~20倍。ACE-2分布于回肠、心脏、肾脏、膀胱、食道、肺和气管等,回肠上皮细胞最多,肺泡Ⅱ型细胞仅约为1%。2019-nCoV感染以肺部损伤为主,这可能是由于该病毒主要通过呼吸道途径传播,肺组织暴露机会更多、暴露面积更大。人体粪便中发现了SARS-CoV-2病毒颗粒提示可能存在无症状的肠道感染。

新药和疫苗的研制方向

上述方向揭示了病毒与宿主细胞可能的结合通路,也为新药和疫苗的作用靶点提供了依据。如一些科学家提到的弗林酶抑制剂,但是弗林酶也参与众多正常细胞进程,如果药物在全身发挥作用将会造成严重不良反应,因此吸入剂型的小分子抑制剂可能对SARS-CoV-2起到抗病毒作用。另外,阻断ACE-2的受体,组织病毒进入宿主细胞也是可行的途径。

免疫疗法,从被感染过SARS-CoV的小鼠中提取多克隆抗体,可阻断SARS-CoV-2感染宿主细胞的途径。

上图:SARS-CoV 和SARS-CoV-2进入宿主细胞的途径;下图:获得免疫的小鼠中提取SARS-CoV多克隆抗体阻断SARS-CoV-2进入宿主细胞 (来源:Walls et al. Structure, Function, and Antigenicity of the SARS-CoV-2 Spike Glycoprotein. Cell. 2020;181(2):281-292.e286.)

参考文献

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6.Walls AC, Park Y-J, Tortorici MA, Wall A, McGuire AT, Veesler D. Structure, Function, and Antigenicity of the SARS-CoV-2 Spike Glycoprotein. Cell. 2020;181(2):281-292.e286.

7.. Smriti Mallapaty. Why does the coronavirus spread so easily between people?

https://www.nature.com/articles/d41586-020-00660-x. Nature, 2020.3.11


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关键词:
新冠病毒,传播,电子显微镜

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