针对新冠病毒SARS-CoV-2/COVID-19,Science期刊最新研究进展一览(第4期) , K" W9 X% o: O8 O d! l! @来源:本站原创 2020-09-30 20:124 |/ ~' s) o. N2 l4 @) p; s
2020年9月30日讯/生物谷BIOON/---自2019年12月8日以来,中国湖北省武汉市报告了几例病因不明的肺炎。大多数患者在当地的华南海鲜批发市场工作或附近居住。在这种肺炎的早期阶段,严重的急性呼吸道感染症状出现了,一些患者迅速发展为急性呼吸窘迫综合征 (acute respiratory distress syndrome, ARDS)、急性呼吸衰竭和其他的严重并发症。2020年1月7日,中国疾病预防控制中心(China CDC)从患者的咽拭子样本中鉴定出一种新型冠状病毒,最初被世界卫生组织(WHO)命名为2019-nCoV。大多数2019-nCoV肺炎患者的 症状较轻,预后良好。到目前为止,一些患者已经出现严重的肺炎,肺水肿,ARDS或多器官功能衰竭和死亡。 2 a$ \+ j( V( t) p$ B8 E [attach]105989[/attach] C" ]6 @+ Q' e, B9 s
SARS-CoV-2(之前称为2019-nCoV)的透射电镜图,图片来自NIAID RML。 1 l4 K0 s! }0 J% D% E% z3 T% O" k 6 L8 B1 d, b/ I8 w Y* ^2020年2月11日,世卫组织将这种疾病病重命名为2019年冠状病毒病(COVID-19)。同一天,负责分类和命名病毒的的国际病毒分类学委员会的冠状病毒研究小组在bioRxiv上发表了一篇文章,指出该研究小组已经决定,新型冠状病毒2019-nCoV是导致2002-2003年爆发严 重急性呼吸综合征(SARS)冠状病毒(SARS-CoV)的变种。因此,将这种新病原体重新命名为严重急性呼吸综合征冠状病毒2号(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2),或SARS-CoV-2。值得注意的一点是,尽管国际病毒分类委员会冠状病毒研究小组将 病毒命名为SARS-CoV-2,但该研究小组主席John Ziebuhr认为这个名字(SARS-CoV-2)和SARS(严重急性呼吸综合征,也称非典型肺炎)没有关联。不过,这种病毒的重新命名引起了不少争议。据《科学》网站报道,世界卫生组织不满意SARS-CoV-2这个名字,而且不打 算采用此名称。 O4 l( t( i" c3 v4 Y0 k/ h
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冠状病毒可引起多种动物的多系统感染。在此之前已有6种冠状病毒可以感染人类,它们主要引起人类的呼吸道感染:两种高度致命性的冠状病毒,即严重急性呼吸道综合征(SARS)冠状病毒(SARS-CoV)和中东呼吸综合征(MERS)冠状病毒(MERS-CoV);4种可导致温 和的上呼吸道疾病的冠状病毒,即HCoV-OC43、HCoV-229E、HCoV-NL63和HCoV-HKU1。 9 l6 n/ [0 Z5 z. d* u, c* s4 }! z+ v. {) x' `3 Z2 `
基于此次疫情给中国和全世界带来严重的危害,小编针对Science期刊上发表的2019-nCoV/COVID-19研究进行一番梳理,以飨读者。* W2 ~8 @( E6 n* E _
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1.Science:揭示病情较重的COVID-19患者存在三种不同的免疫反应3 T; N8 \* Q2 F/ R
doi:10.1126/science.abc8511; P6 s' _* {% B# H1 E6 H4 X" U) E
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在一项新的研究中,来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员发现针对SARS-CoV-2感染的三种不同的免疫反应,这可能有助于预测重症COVID-19患者的疾病轨迹,并可能最终为如何最好地治疗他们提供信息。相关研究结果于2020年7月15日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Deep immune profiling of COVID-19 patients reveals distinct immunotypes with therapeutic implications”。 2 ^+ M3 X/ F0 T/ v [attach]105990[/attach]* b8 G! ]( A5 b
图片来自Science, 2020, doi:10.1126/science.abc8511。! r% H, R0 L5 s. l9 I
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论文共同通讯作者、宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院系统药理学与转化治疗学系主任E. John Wherry博士说,“对于住院的COVID-19患者,免疫系统的反应方式并不只有一种。有很多异质性,我们将其归纳为我们所说的三种‘免疫型(immunotype)’。我们希望我们可能真地能够根据临床数据预测,或者至少推断出患者具有的不同免疫模式。这将使我们能够开始考虑让患者参加不同类型的临床试验。” ! z3 f. j* p- T- d; U) F/ s: r- d, z+ ~0 j
2.Science:新研究指出针对新冠肺炎而言,实现群体免疫的门槛下降了 9 F4 Z: p5 y7 }2 d) mdoi:10.1126/science.abc6810 $ \- i) Q, ]3 E4 c o5 F: }4 W3 w G, V; v$ G$ T' S5 m3 B
根据一项新的研究,在比以前估计的感染人数更少的情况下,可以实现对COVID-19的群体免疫(herd immunity)。 4 I$ \7 y7 A5 ]* _ ) J( t R* Z4 c在这项新的研究中,来自英国诺丁汉大学和瑞典斯德哥尔摩大学的研究人员设计了一种简单的模型,将人分为反映年龄和社会活动水平的群体。当年龄和社会活动的差异被纳入这种模型时,群体免疫水平从60%降低到43%。43%这个数字应该被解释为一个例子,而不是一个确切的数值,甚至是最好的估计。相关研究结果于2020年6月23日在线发表在Science期刊上,论文标题为“A mathematical model reveals the influence of population heterogeneity on herd immunity to SARS-CoV-2”。 " L! j1 t" i4 ~5 K3 X4 W $ n5 G/ h+ b9 M! F# H4 ?7 N这项研究采用一种新的数学方法来估计人群对诸如当前的COVID-19大流行之类的传染病的群体免疫水平。群体免疫水平的定义是,当所有预防措施(如社会隔离)被取消后,为了使得疾病传播下降和停止,必须产生免疫力的人口比例。就COVID-19而言,人们经常说这一数字约为60%,这一数字是根据为防止大规模疫情爆发而必须接种疫苗(在流行病发生前)的那部分人口得出的。6 J$ E* G. y1 a. p8 e4 M+ |2 E
; G( x$ ?9 R/ m- u, ?' F论文共同作者、诺丁汉大学的Frank Ball教授解释道,“通过采用这种新的数学方法来估计实现群体免疫的人群比例,我们发现这有可能被降低到43%,而且这种降低主要是由于活动水平而不是年龄结构引起的。因此,社会活跃度越高的个体比社会活跃度较低的个体更容易被感染,而且如果他们被感染,他们也更容易感染人。结果就是,相比于通过接种疫苗获得的免疫水平,当免疫力由疾病传播引起时,群体免疫水平要低一些。我们的研究结果对当前COVID-19大流行和解除封锁有潜在的影响,并表明个体差异(如活动水平)是指导政策的模型中应包含的重要特征。”9 `8 r" h X$ P' p
1 ^: l) e% v5 F3.Science:我国科学家发现人中和抗体结合SARS-CoV-2刺突蛋白的N端结构域; q! _1 a k0 Q( p$ |% C* U
doi:10.1126/science.abc6952' T2 \; K V" s: _, R
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三聚体刺突蛋白(S蛋白)装饰着冠状病毒的表面,在病毒进入过程中起着关键作用。在感染过程中,S蛋白被宿主蛋白酶(比如TMPRSS2)切割成N端的S1亚基和C端的S2亚基,并从融合前状态转变为融合后状态。S1和S2由胞外结构域(ECD,1-1208个氨基酸)和单个跨膜螺旋组成,分别介导受体结合和膜融合。S1由N端结构域(NTD)和受体结合结构域(RBD)组成,对决定组织嗜性和宿主范围至关重要。RBD负责与ACE2结合,而NTD的功能尚不十分清楚。在一些冠状病毒中,NTD可能在初始附着时识别特定的糖基团,并可能在S蛋白从融合前状态到融合后状态的转变中发挥重要作用。MERS-CoV S蛋白的NTD可以作为中和抗体的关键表位。 9 j. ~5 b; n9 o5 Q( K: @7 @8 e% V) y6 u! {5 v, w. M" V
具有强效中和活性的靶向SARS-CoV-2 S蛋白的单克隆抗体(mAb)是开发COVID-19治疗干预的一个重点。许多研究报道了靶向RBD和抑制S蛋白与ACE2之间结合的SARS-CoV-2中和抗体的功能和结构。使用单一的RBD靶向抗体可能会诱发冠状病毒产生抵抗性突变。靶向非RBD表位的抗体可能被添加到针对SARS-CoV-2的抗体组合疗法中。: ~$ V7 X8 ?9 b' i# q( T
% T- T+ n3 ~' } f# N不仅位于S蛋白的RBD上的表位分布,而且位于整个S蛋白上的表位分布都可用来指导开发靶向SARS-CoV-2的治疗性药物。在一项新的研究中,来自中国军事医学科学院、西湖大学和清华大学的研究人员从10名康复期COVID-19患者中分离并描述了mAb。相关研究结果于2020年6月22日在线发表在Science期刊上,论文标题为“A neutralizing human antibody binds to the N-terminal domain of the Spike protein of SARS-CoV-2”。9 Y) R$ f, ~5 s7 t9 T& Q
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他们分离出的三种mAb显示出对真正的SARS-CoV-2的中和活性。一种名为4A8的mAb对真正的SARS-CoV-2和SARS-CoV-2假病毒都有较高的中和效力,但并不结合RBD。他们解析出4A8与S蛋白结合在一起时的总体分辨率为3.1埃的低温电镜结构和针对4A8-NTD界面的局部分辨率为3.3埃的低温电镜结构,从而确定4A8的表位为S蛋白的NTD。这表明NTD是针对COVID-19的治疗性mAb的一个有希望的靶点。 - M& S3 J4 F8 M( E7 y
& o& ?+ {6 q9 ~# Y+ V4.Science:在COVID-19疫情期间,中国采取的封锁措施导致污染排放大幅减少,但局部地区仍出现严重雾霾" T; N! K# b) H$ q
doi:10.1126/science.abb7431 9 s2 H. V" K7 Z4 Z# L4 F3 ] ' u+ {+ u0 {3 |; MCOVID-19封锁导致全球空气质量改善的病毒前后图像可能无法描绘出完全准确的画面,至少在中国是这样。在一项新的研究中,来自中国科学院地球环境研究所和美国加州理工学院的研究人员报道,虽然在封锁期间污染排放有了大幅减少,远远超过了中国在北京奥运会前用于临时治理空气污染的“奥运蓝”努力,但是其他涉及复杂大气化学和气象变化的因素抵消了减排的影响。这导致北京和中国北方其他城市在COVID-19封锁期间的空气质量出现了反常的恶化。相关研究结果于2020年6月17日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Unexpected air pollution with marked emission reductions during the COVID-19 outbreak in China”。. ~! O- H7 d5 w& Y
[attach]105991[/attach] 6 B3 I' A1 O# b" v q图片来自Science, 2020, doi:10.1126/science.abb7431。 ' j9 Z9 @* a9 C5 Q* f, G2 S8 v7 h3 p, }1 a% O# p
这些研究人员查阅了该地区的卫星和地面观测数据,并进行了最先进的大气模型模拟。他们重点研究了2020年1月23日至2月13日之间大约三周的时间,当时中国封锁了它的城市---首先是武汉市(在中国中部),在那里出现了导致COVID-19的新型冠状病毒,然后是全国其他地区---努力减缓感染的蔓延。 6 B/ |# I! G* F/ z