2020年4月30日訊/
生物谷BIOON/---自2019年12月8日以來，中國湖北省武漢市報告了幾例病因不明的肺炎。大多數患者在當地的華南海鮮批發市場工作或附近居住。在這種肺炎的早期階段，嚴重的急性呼吸道感染症狀出現了，一些患者迅速發展為急性呼吸窘迫症候群（acute respiratory distress syndrome, ARDS）、急性呼吸衰竭和其他的嚴重併發症。2020年1月7日，中國疾病預防控制中心（China CDC）從患者的咽拭子樣本中鑑定出一種新型冠狀病毒，最初被世界衛生組織（WHO）命名為2019-nCoV。大多數2019-nCoV肺炎患者的症狀較輕，預後良好。到目前為止，一些患者已經出現嚴重的肺炎，肺水腫，ARDS或多器官功能衰竭和死亡。
SARS-CoV-2（之前稱為2019-nCoV）的透射電鏡圖，圖片來自NIAID RML。
2020年2月11日，世衛組織將這種疾病病重命名為2019年冠狀病毒病（COVID-19）。同一天，負責分類和命名病毒的的國際病毒分類學委員會的冠狀病毒研究小組在bioRxiv上發表了一篇文章，指出該研究小組已經決定，新型冠狀病毒2019-nCoV是導致2002-2003年爆發嚴重急性呼吸症候群（SARS）冠狀病毒（SARS-CoV）的變種。因此，將這種新病原體重新命名為嚴重急性呼吸症候群冠狀病毒2號（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2），或SARS-CoV-2。值得注意的一點是，儘管國際病毒分類委員會冠狀病毒研究小組將病毒命名為SARS-CoV-2，但該研究小組主席John Ziebuhr認為這個名字（SARS-CoV-2）和SARS（嚴重急性呼吸症候群，也稱非典型肺炎）沒有關聯。不過，這種病毒的重新命名引起了不少爭議。據《科學》網站報導，世界衛生組織不滿意SARS-CoV-2這個名字，而且不打算採用此名稱。
冠狀病毒可引起多種動物的多系統感染。在此之前已有6種冠狀病毒可以感染人類，它們主要引起人類的呼吸道感染：兩種高度致命性的冠狀病毒，即嚴重急性呼吸道症候群（SARS）冠狀病毒（SARS-CoV）和中東呼吸症候群（MERS）冠狀病毒（MERS-CoV）；4種可導致溫和的上呼吸道疾病的冠狀病毒，即HCoV-OC43、HCoV-229E、HCoV-NL63和HCoV-HKU1。
基於此次疫情給中國和全世界帶來嚴重的危害，小編針對Nature期刊上發表的2019-nCoV/COVID-19研究進行一番梳理，以饗讀者。
1.Nature：SARS-CoV-2蛋白相互作用圖揭示了藥物再利用的靶點新型冠狀病毒SARS-CoV-2，是導致COVID-19呼吸道疾病的病原體，已經感染了230多萬人，死亡16萬多人，並在全球範圍內造成了社會和經濟混亂。目前還沒有臨床療效確切的抗病毒藥物，也沒有預防它的疫苗，而開發藥物和疫苗的努力因對SARS-CoV-2感染的分子細節的認識有限而受到阻礙。為了解決這個問題，研究人員在人體細胞中克隆、標記和表達了29種SARS-CoV-2蛋白中的26種，並利用親和純化質譜（AP-MS）鑑定了與每種蛋白物理上相互作用的人類蛋白，確定了332種高可信度的SARS-CoV-2-人類蛋白-蛋白相互作用（PPI）。其中，他們確定了可69種化合物（29種
FDA批准的藥物、12種
臨床試驗中的藥物和28種臨床前化合物）靶向的66種人類蛋白或宿主因子。在多種病毒檢測中篩選其中的一部分化合物，確定了兩組顯示出抗病毒活性的藥理藥物：mRNA翻譯的抑制劑和預測的針對Sigma1和Sigma2受體的調節劑。對這些靶向宿主因子的試劑的進一步研究，包括它們與直接靶向病毒酶的藥物聯合使用，可能導致開發出治療COVID-19的治療方案。
2.Nature：探究武漢兩所醫院SARS-CoV-2氣動力分析正在爆發的COVID-19疫情已在全球範圍內迅速蔓延。雖然SARS-CoV-2通過人的呼吸道飛沫和直接接觸傳播的傳播途徑很明顯，但對氣溶膠傳播的可能性了解甚少。在一項新的研究中，我國研究人員通過測量2020年2月和3月COVID-19疫情期間武漢兩所醫院不同區域的氣溶膠中病毒RNA的含量，調查了SARS-CoV-2的空氣動力學性質。在隔離病房和通風的病人房間中檢測到的氣溶膠中SARS-CoV-2 RNA的濃度很低，但在病人的衛生間區域中，SARS-CoV-2 RNA的濃度卻有所升高。除了在兩個容易擁擠的區域外，大部分公共區域的空氣傳播的SARS-CoV-2 RNA含量都無法檢測到，這可能是由於人群中的病毒攜帶者在人群中感染所致。他們發現，一些醫務人員區域最初的病毒RNA濃度較高，氣溶膠大小分布顯示出亞微米及/或超微米區域的峰值，但在實施嚴格的消毒程序後，這些水平已降至無法檢測到。雖然他們沒有確定在這些醫院區域檢測到的病毒的傳染性，但他們提出SARS-CoV-2有可能通過氣溶膠傳播。這些研究結果表明，房間通風、開闊的空間、防護服的消毒，以及廁所區域的正確使用和消毒可以有效地限制氣溶膠中SARS-CoV-2 RNA的濃度。今後的工作應探討氣溶膠病毒的傳染性。
3.Nature：人口流動驅動了COVID-19在中國的時間和空間分布突發性、大規模和擴散性的人口遷移可以將局部的疫情擴大為廣泛的流行病。 因此，對總的人口流動進行迅速和準確的追蹤，可能提供流行病學方面的信息。在一項新的研究中，我國研究人員利用手機數據對2020年1月1日至1月24日期間從武漢市遷往中國296個縣的11478484人進行了統計。首先，他們記錄了隔離措施在停止人口流動中的功效。第二，他們發現，從武漢地區人口流出的分布情況可以準確預測到2020年2月19日之前全中國各地COVID-19感染的相對頻率和地域分布。第三，他們開發了一個時空 "風險源 "模型，利用人口流動數據（可操作性地預測來自疫情中心的風險），不僅可以預測確診病例，還可以在早期識別高傳播風險地區。第四，他們利用這個風險源模型，根據武漢市人口流出的情況，統計得出COVID-19的地理分布和增長模式，得出了不同地區COVID-19社區傳播風險的基準趨勢和評估指標。任何國家的政策制定者都可以利用這種方法，利用現有數據進行快速、準確的風險評估，並在持續的疫情爆發前對有限的資源分配進行規劃。
4.Nature：當COVID-19症狀相對較輕時，患者較高水平地脫落病毒SARS-CoV-2在一項新的研究中，來自德國聯邦國防軍微生物研究所、慕尼黑施瓦賓格醫院、柏林大學夏麗特醫學院和慕尼黑大學醫院的研究人員詳細分析了來自德國慕尼黑的9名患上COVID-19呼吸道疾病且症狀相對較輕的成年患者。這項研究表明冠狀病毒SARS-CoV-2在這些患者的上呼吸道中活躍複製，這表明患者在症狀出現的第一周內可能較高水平地『脫落』或者說排洩這種病毒。相關研究結果於2020年4月1日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Virological assessment of hospitalized patients with COVID-2019」。
圖片來自Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2196-x。
論文共同通訊作者Christian Drosten及其同事們研究了9名
診斷為COVID-19的中青年成年人的病毒脫落情況，這些患者因輕度上呼吸道症狀在慕尼黑的一家醫院接受治療。他們分析了在臨床治療過程中從這些患者體內採集的喉部和肺部樣本、痰液（即呼吸道粘液）、糞便、血液和尿液。
這些作者發現在上呼吸道組織中SARS-CoV-2病毒複製水平較高，並且報告在症狀發作的第一周內在上呼吸道中病毒脫落的水平也較高。他們都可以從這些患者體內採集的喉嚨和肺部樣本中分離出這種病毒的傳染性形式，直到症狀消失的第八天。其中的兩名表現出一些早期肺炎症狀的患者持續在痰液中脫落較高水平的SARS-CoV-2直到症狀消失的第十天或第十一天。在症狀結束後，痰液中仍可檢測到這種病毒的RNA。
血液和尿液樣本中未檢測到這種病毒，而且這些作者發現糞便樣本中雖然存在較高濃度的病毒RNA，但是並未發現這種病毒的複製形式，這支持了它可能無法通過糞便傳播的理論。但是，還需要在較大樣本中進一步研究這種可能的傳播途徑。
5.重磅！兩篇Nature揭示SARS-CoV-2結合ACE2受體的晶體結構一種新型高致病性冠狀病毒(SARS-CoV-2)自2019年12月以來肆掠全球，應對這一疫情的關鍵是了解病毒的受體識別機制，調節其感染性、發病機制和宿主範圍。而在分子和原子水平了解SARS-CoV-2如何感染細胞有利於科學家們更快開發出更有效地預防或者治療性藥物。
3月30日，Nature雜誌在線發表了兩項最新研究，揭示了SARS-CoV-2識別和結合人ACE2的機制及形成的複合物的晶體結構，兩項研究分別為清華大學王新泉課題組和張林琦課題組合作發表的"Structure of the SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain bound to theACE2 receptor"以及明尼蘇達大學李放教授課題組發表的"Structural basis of receptor recognition by SARS-CoV-2"。
為了在原子水平上更好地理解感染的初始步驟，我們王新泉課題組和張林琦課題組以2.45 A的解析度確定了與細胞受體ACE2結合的SARS-CoV-2 刺突蛋白受體結合域（spike receptor binding domain，RBD)的晶體結構。SARS-CoV-2 RBD和ACE2的整體結合模式與SARS-CoVRBD幾乎相同，後者也利用ACE2作為細胞受體。研究人員在SARS-CoV-2 RBD中結構分析發現了對ACE2結合至關重要的殘基，其中大部分要麼高度保守，要麼與SARS-CoV RBD中的殘基具有類似的側鏈性質。研究人員發現雖然SARS-CoV-2不會在SARS和SARS相關的冠狀病毒中聚集，但這種結構和序列上的相似性有力地證明了SARS-CoV-2和SARS-CoV RBDs之間的趨同進化可以改善它們與ACE2的結合。研究人員還分析了以RBD為靶點的兩種SARS-CoV抗體的表位，為今後交叉反應性抗體的鑑定提供了思路。
在另一項研究中，李放教授課題組確定了與hACE2配合物中SARS-CoV-2受體結合域(RBD)的晶體結構(利用一種可以促進結晶的工程化RBD)。研究人員發現與SARS-CoV RBD相比，在SARS-CoV-2 RBD中，hACE2的結合具有更緊密的構象；此外，SARS-CoV-2 RBD中的幾個殘基變化穩定了RBD/hACE2界面上的兩個病毒結合熱點。SARS-CoV-2 RBD的這些結構特徵增強了其與hACE2的結合親和力。此外，研究人員還發現與SARS-CoV-2密切相關的蝙蝠冠狀病毒RaTG13也使用hACE2作為其受體。在hACE2識別中，SARS-CoV-2、SARS-CoV和RaTG13的差異揭示了SARS-CoV-2在動物和人類之間潛在的傳播途徑。本研究為SARS-CoV-2靶向受體識別的幹預策略提供指導。
總的來說，這兩項研究利用X光晶體衍射技術，揭示了SARS-CoV-2與ACE2結合的微觀晶體結構，有助於科學家了解ACE2受體介導的SARS-CoV-2識別和感染細胞的過程，可以加快科學家開發治療性藥物和疫苗的進程。
6.全文編譯！中科院武漢病毒所石正麗課題組發表Nature發文揭示正在中國肆虐的肺炎疫情很可能由蝙蝠起源的新型冠狀病毒導致在過去的二十年中，冠狀病毒已引起兩次大規模疫情：嚴重急性呼吸症候群（SARS）和中東呼吸症候群（MERS）。一般認為，主要在蝙蝠中發現的SARS 相關冠狀病毒（SARSr-CoV）可能會導致未來疫情暴發。
在一項新的研究中，來自中國科學院武漢病毒研究所、武漢金銀潭醫院和湖北省疾病預防控制中心的研究人員報導了位於中國中部的湖北省武漢市發生了一系列病因不明的肺炎疫情。從當地的一家海鮮市場開始，到2020年1月26日為止，疫情已蔓延至中國有2050人感染，其中56人死亡，其他11個國家有35人感染。相關研究結果於2020年2月3日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin」。重要的是，Nature期刊在2020年1月20年收到這篇論文的手稿，1月29日就接受了這篇論文，並以「加快評審文章（Accelerated Article Preview）」的形式在線發表了這篇論文。論文通訊作者為中國科學院武漢病毒研究所石正麗（Zheng-Li Shi）研究員。
2019-nCoV的基因組特徵，圖片來自Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2012-7。
這些患者的典型臨床症狀是發燒、乾咳、呼吸困難、頭痛和肺炎。疾病發作後可因肺泡損傷導致進行性呼吸衰竭（如橫向胸部CT圖像所觀察到的那樣），甚至死亡。根據臨床症狀和其他標準，包括臨床體溫升高，淋巴細胞和白細胞減少（有時白細胞正常），胸部X光片上出現新的肺部浸潤，三天
抗生素治療無明顯好轉，臨床醫師將這種疾病確定為病毒性肺炎。大多數早期病例似乎都與最初的那家海鮮市場有接觸史，但是如今這種疾病已發展為人與人之間的傳播。
在疫情開始時就進入了重症監護病房（ICU）的7名重症肺炎患者（其中有6名是海鮮市場銷售者或送貨者）的樣本被送至中國科學院武漢病毒研究所（WIV）實驗室進行病原體
診斷。考慮這次疫情發生的環境與SARS相同，即在冬季和在一家海鮮市場裡，石正麗及其課題組在冠狀病毒（CoV）實驗室中首先使用泛冠狀病毒PCR引物來測試這些樣本。他們發現了5個PCR陽性樣本。通過使用下一代測序（NGS）對從支氣管肺泡灌洗液（BALF）中收集的樣本（WIV04）進行宏基因組分析以鑑定潛在的病原體。
在總共10038758個讀取片段（read），或者說人類基因組過濾後的總共1582個讀取片段中，有1378個讀取片段與SARSr-CoV序列相匹配（圖1a）。通過從頭組裝和靶向PCR，他們獲得了一個大小29891bp的冠狀病毒基因組，它與SARS-CoV BJ01（GenBank登錄號AY278488.2）具有79.5％的序列一致性（sequence identity）。將這些1582個讀取片段與所獲得的基因組進行重新映射可取得較高的基因組覆蓋。這個基因組序列已被提交GISAID網站（登錄號EPI_ISL_402124）。根據世界衛生組織（WHO）的名稱，他們暫時將它稱為新型冠狀病毒2019（2019-nCoV）。隨後從其他四名患者中使用下一代測序和PCR獲得了另外四個2019-nCoV全長基因組序列（WIV02，WIV05，WIV06和WIV07）（GISAID登錄號EPI_ISL_402127-402130），彼此之間的一致性高於99.9％。
這項研究提供了關於2019-nCoV的第一份詳細報導，其中2019-nCoV是造成中國中部武漢市正在發生的急性呼吸道症候群疫情的可能病因。在所有測試的患者中觀察到的病毒特異性核苷酸陽性和病毒蛋白血清轉化提供了這種疾病與這種病毒的存在之間存在關聯性的證據。但是，仍然有許多緊急問題需要解決。尚未通過動物實驗來證實2019-nCoV與這種疾病之間的關聯性以充分符合科赫法則（Koch's Postulates）。他們還不知道這種病毒在宿主之間的傳播途徑。這種病毒似乎在人與人之間傳播的可能性越來越大了。人們應當密切監視這種病毒是否繼續演變成更強的毒性。由於缺乏特異性治療，並考慮到SARS-CoV與2019-nCoV之間的親緣性，一些針對SARS-CoV的藥物和臨床前疫苗可能可以用於抵抗這種病毒。最後，考慮到SARSr-CoV在它們的天然病毒庫中的廣泛傳播，未來的研究應當集中在更廣泛的地理區域對它們進行主動監視。從長遠來看，應當為這類病毒引起的未來新興傳染病準備廣譜抗病毒藥物和疫苗。最重要的是，應對野生動物的馴養和消費制定嚴格的法規。
7.全文編譯！復旦大學張永振課題組發表Nature論文揭示新型冠狀病毒2019-nCoV與中國正在爆發的人類呼吸道疾病有關在一項新的研究中，來自中國復旦大學、中國疾病預防控制中心、華中科技大學和武漢市疾病預防控制中心的研究人員研究了一名在這家海鮮市場工作的患者，該患者於2019年12月26日入住武漢市中心醫院，出現了嚴重的呼吸症候群，包括發燒、頭暈和咳嗽。相關研究結果於2020年2月3日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「A new coronavirus associated with human respiratory disease in China」。重要的是，Nature期刊在2020年1月7年收到這篇論文的手稿，1月28日就接受了這篇論文，並以「加快評審文章（AcceleratedArticle Preview）」的形式在線發表了這篇論文。論文通訊作者為復旦大學公共衛生學院張永振（Yong-Zhen Zhang）教授。
這名接受研究的患者是一名41歲的男性，無肝炎、結核病和
糖尿病病史。他在病發六天後即2019年12月26日入住武漢市中心醫院。這名患者在就診一周後就出現發燒、胸悶，無力咳嗽、疼痛和虛弱。心血管、腹部和神經系統檢查均正常。觀察到輕度的淋巴細胞減少（每立方毫米少於900個細胞），但在全血細胞計數（CBC）測試中，白細胞和血小板計數正常。在血液化學測試中，觀察到C反應蛋白（CRP，血液41.4 mg/L，參考範圍0～6 mg/L）升高，並且天冬氨酸轉氨酶、乳酸脫氫酶和肌酸激酶的水平略有升高。動脈血氣（ABG）測試顯示這名患者患有輕度低氧血症，血氧水平為67mmHg。在入院的第一天（發病後第6天），胸部X線照片異常，伴有氣腔陰影，如磨玻璃樣陰影（ground glass opacity），雙肺局灶性實變和斑片狀實變。CT掃描顯示雙側局灶性實變、大葉性實變和斑片狀實變，尤其是下肺。胸部X線照片顯示入院後第5天（發病後第11天）雙側瀰漫性斑塊狀的模糊陰影。
為了研究與這種疾病相關的可能病原體，這些研究人員收集了支氣管肺泡灌洗液（BALF）並進行了深度宏轉錄組測序。這名患者的臨床樣本在上海公共衛生臨床中心的生物安全3級實驗室中進行處理。從200μl BALF樣本中提取總RNA，並使用Illumina MiniSeq進行雙端（150 bp）測序，從而構建出宏轉錄組文庫。他們總共產生了56565928個讀取序列（sequence read），從頭開始組裝這些讀取序列並篩選潛在的病原體。在利用Megahit組裝出的384096個片段重疊群（contig）中，最長的片段重疊群（30474個核苷酸[nt]）具有很高的豐度，並且與之前在中國採樣獲得的蝙蝠SARS樣冠狀病毒分離株bat-SL-CoVZC45（GenBank登錄號MG772933）具有密切的親緣關係，核苷酸序列同一性為89.1％。這種新型病毒的基因組序列及其末端分別通過RT-PCR9和5'/3' RACE Kit（TaKaRa）加以確定和確認。它被命名為WH-Human 1冠狀病毒（WHCV，也被稱為2019-nCoV）。它的全基因組序列（29903 nt）的GenBank登錄號為MN908947。將這些RNA測序（RNA-seq）數據與這種組裝出的WHCV完整基因組進行重新映射導致123613個讀取片段發生組裝，並且在平均深度為6.04X（範圍：0.01X-78.84X）的條件下可實現99.99％的基因組覆蓋率。
為了更好地了解WHCV感染人類的潛力，將它的刺突蛋白（S）的受體結合結構域（RBD）與SARS-CoV和蝙蝠SARS樣冠狀病毒中的RBD進行了比較。WHCV的RBD序列與SARS-CoV的RBD序列（胺基酸一致性為73.8％～74.9％）和包括毒株RB4874、Rs7327和Rs4231在內的能夠利用人ACE2受體進入細胞的SARS樣冠狀病毒（胺基酸一致性為75.9％～76.9％）存在更為密切的親緣關係。此外，WHCV RBD僅比SARS-CoV RBD長一個胺基酸。相反，與SARS-CoV相比，包括毒株Rp3在內的不能使用人ACE211的其他蝙蝠SARS樣冠狀病毒在473-477和460-472位點發生胺基酸缺失。先前確定的與人ACE2（PDB 2AJF）結合在一起的SARS-CoV RBD的晶體結構顯示，區域473-477和460-472與人ACE2直接相互作用，因此可能在確定物種特異性中起著重要的作用。
在這篇論文中，這些研究人員從中國武漢市一名患有嚴重呼吸系統疾病的患者的BALF樣本中描述了一種新型冠狀病毒：WHCV（2019-nCoV）。系統進化樹分析表明WHCV是β冠狀病毒屬（Sarbecovirus亞屬）中的一種新型病毒，因此與SARS-CoV1表現出一些基因組和系統進化相似性，尤其是在RBD中。2019-nCoV與SARS-CoV之間存在的基因組和臨床相似性，以及它在臨床樣本中的大量存在，為WHCV與武漢市正在發生的呼吸道疾病疫情之間存在關聯性提供了證據。儘管僅從一名患者中分離出這種病毒不足以得出導致呼吸道症狀的結論，但是這些發現已在其他患者中得到獨立證實。
8.Nature重磅：管軼等發現穿山甲是SARS-CoV-2的中間宿主世界範圍內正在爆發的SARS-CoV-2引起的肺炎COVID-19正在給全球人民帶來巨大的災難，了解其來源對於開發治療和防止以後的再次流行具有重要意義。儘管蝙蝠很可能是SARS-CoV-2的宿主，但是我們仍然不知道可能促進其轉移到人類身上的中間宿主。3月26日，香港大學/汕頭大學聯合病毒研究所著名病毒學家管軼教授領銜的團隊在Nature雜誌上發文，報導了他們在馬來亞穿山甲中發現與SARS-CoV-2相關的冠狀病毒，他們在來自馬來亞穿山甲的樣品中發現了SARS-CoV-2相關冠狀病毒的兩個亞種，包括一個在受體結合域與SARS-CoV-2表現出很強的相似性(97.4%)，這些結果表明穿山甲可能是新型冠狀病毒轉染給人的中間宿主。該研究題為「Identifying SARS-CoV-2 related coronaviruses in Malayan pangolins」。
Nature (2020). https：//doi.org/10.1038/s41586-020-2169-0。
研究人員先對2017年8月至2018年1月來自廣西的18隻馬來亞穿山甲的冷凍血液樣本以及肺、腸樣本進行了分析。通過RNA高通量測序，研究人員發現43個樣本中有6個樣本(兩個肺，兩個腸，一個肺腸混合，五隻穿山甲的血液)存在冠狀病毒。
通過序列數據並用擴增子測序填充間隙後，研究人員進行了系統發育分析，最終得到了六個屬於SARS-CoV-2譜系的完整的或接近完整的基因組序列--GX/P1E、GX/P2V、GX/P3B、GX/P4L、GX/P5E和GX/P5L。病毒分離出的序列(GX/P2V)的基因組序列與原樣本的宏基因組測序得到的5個序列具有很高的相似性(99.83-99.92%)，均具有與SARS-CoV-2相似的基因組框架，共有11個預測開放閱讀框。
接下來研究人員對2018年5月至7月對收集到的另一批穿山甲標本進行了qPCR檢測，來自12個動物的19個樣品中，有3個樣品出現了冠狀病毒。（生物谷 Bioon.com）