新型冠狀病毒2019-nCoV/COVID-19最新研究進展(第8期)

2020-12-14 生物谷

2020年6月15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。

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,小編針對近期2019-nCoV/COVID-19研究取得的進展進行一番梳理,以饗讀者。

1.bioRxiv:揭示SARS-CoV-2在人細胞和雪貂中引起了減弱的抗病毒反應
doi:10.1101/2020.03.24.004655

根據2020年3月24日發表在預印本伺服器bioRxiv上的一項未經過同行評審的研究,導致COVID-19疫情爆發的新型冠狀病毒SARS-CoV-2似乎在人細胞和雪貂中引起了減弱的抗病毒反應。這項研究的作者提出宿主對這種冠狀病毒的獨特轉錄反應可能是這種冠狀病毒高病死率的原因。相關研究的論文標題為「SARS-CoV-2 launches a unique transcriptional signature from in vitro, ex vivo, and in vivo systems」。

圖片來自bioRxiv, 2020, doi:10.1101/2020.03.24.004655。

美國西奈山伊坎醫學院微生物學家Benjamin tenOever和他的研究團隊在SARS-CoV-2出現時就已經在研究呼吸道病毒了,因此他們將早期的研究工作納入到他們正在進行的研究中。為了比較這種冠狀病毒和季節性呼吸道病毒,他們讓甲型流感病毒(IAV)、呼吸道合胞病毒(RSV)或SARS-CoV-2感染肺癌細胞系,並對來自受感染細胞的RNA進行測序。他們發現正如IAV和RSV一樣,SARS-CoV-2能夠在這些細胞中複製,而且它表現出的轉錄反應在強度上與IAV相類似,但強度不如RSV。

當研究哪些基因會因病毒感染而上調時,他們發現SARS-CoV-2刺激了一組宿主基因的表達,而且相比於IAV,這種冠狀病毒激活的轉錄程序與RSV更為相似。但是SARS-CoV-2似乎沒有誘導RSV和IAV都能誘導的兩個重要的抗病毒基因---編碼I型和III型幹擾素的基因---的表達,它們是通過發出戰鬥號角提醒鄰近細胞存在病毒入侵者的抗病毒程序的一部分。這種冠狀病毒確實增強了兩種獨特的細胞因子的表達,它們是先前已經證實與肺部炎症有關的分泌因子。

2.AJR:CT評分新標準可定量、準確地評估COVID-19肺炎進展
doi:10.2214/AJR.20.23078

新型冠狀病毒SARS-CoV-2(之前稱為2019-nCoV)導致2019年冠狀病毒病(COVID-19),如今正在全球肆虐。在一項新的研究中,來自中國蕪湖市第二人民醫院、山東大學、蕪湖市第三人民醫院和安徽醫科大學第一附屬醫院等研究機構的研究人員報導,經更新後考慮肺葉受累和CT表現變化的CT評分新標準,可以定量、準確地評估COVID-19肺炎的進展。相關研究結果發表在American Journal of Roentgenology期刊上,論文標題為「Timely Diagnosis and Treatment Shortens the Time to Resolution of Coronavirus Disease (COVID-19) Pneumonia and Lowers the Highest and Last CT Scores From Sequential Chest CT」。

論文第一作者、蕪湖市第二人民醫院的Guoquan Huang總結說,「COVID-19診斷和治療越早,疾病消退的時間越短,CT最高評分和最後一次評分越低。」

3.全文編譯!流行病學研究揭示COVID在義大利倫巴第地區的早期流行趨勢
文獻來源: The early phase of the COVID-19 outbreak in Lombardy

根據最近發表在預印本學術平臺arXiv網站上的一篇文章,來自義大利博科尼大學,米蘭大學等機構的研究者們揭示了在首例病例確診之前,義大利境內倫巴第(Lombardy)早期的COVID19流行趨勢。

2020年2月20日晚,在義大利的倫巴第大區確認了首例新型冠狀病毒病(COVID-19)。 該患者是一名38歲的健康男性,患有輕度肺炎,沒有相關的旅行史,也沒有明顯接觸患病人群的經歷。在隨後的一周中,倫巴第地區的病例數量迅速增加。對此,研究者們對倫巴第地區報告的首批5830例實驗室確診病例進行了相關分析(統計症狀發生日期為2020年1月14日至2020年3月8日),包括對上述確診病例進行的流行病學分析,背景人口統計和暴露特徵分析,以及該區域內感染的傳播動態等等。此外,研究者們還基於報告病例的子樣本進行病毒學特徵分析,從而對有症狀和無症狀的病例的病毒載量水平進行了初步評估。該研究為西方國家早期的COVID19傳播提供了新的線索。

根據調查結果,研究者們認為:COVID19在義大利境內的流行實際上早在2020年2月20日之前就已經開始。在發現第一例COVID-19病例時,該疾病已在南部倫巴第的大部分城市中廣泛傳播。

根據估計,義大利倫巴第地區患者從感染到症狀出現平均間隔為6.6天,介於中國湖北省(平均7.5天)和其他中國省份(平均5.1天)之間。 作者認為我國其它省份的時間間隔比倫巴第地區少1.5天的原因是倫巴第的COVID-19病例沒有像在中國的那些省份那樣被迅速隔離,因此繼續傳播感染時間更長。 在流行的指數增長階段,作者估計其平均R0值在2.3-3.1質檢。 每天的繁殖數量隨時間波動很大,但在各個地理區域內卻相當一致。 2月20日之後Rt值會略有下降。但是仍遠高於流行閾值。

4.Ann Intern Med:在咽拭子樣本呈陰性後,一些患者的痰液和糞便樣本仍為SARS-CoV-2陽性
doi:10.7326/M20-0991

在一項新的研究中,來自中國首都醫科大學和中國疾控中心的研究人員發現在一些患者的咽拭子樣本的實時螢光聚合酶鏈反應(RT-PCR)測試結果為SARS-CoV-2陰性後,他們的痰液或糞便樣本的RT-PCR測試結果為SARS-CoV-2陽性。咽拭子被廣泛用於確定患者是否適合出院和/或是否需要繼續隔離。這些發現引起了人們的關注:咽拭子陰性的患者是否真地不攜帶病毒,或者是否需要對其他身體部位進行採樣。相關研究結果近期發表在Annals of Internal Medicine期刊上,論文標題為「SARS-CoV-2–Positive Sputum and Feces After Conversion of Pharyngeal Samples in Patients With COVID-19」。

圖片來自NIAID-RML。

這些研究人員回顧性地確定了入住首都醫科大學附屬北京地壇醫院的COVID-19患者的便利樣本(convenience sample),並對這些患者的咽拭子與痰液或糞便進行了RT-PCR配對測試。在2020年1月20日至2月27日因患上COVID-19而住院的133例患者中,這些作者鑑定出22例患者的初次或隨訪痰液或糞便樣本呈陽性,但是他們的隨訪咽拭子樣本呈陰性;在咽拭子樣本呈陰性後,痰液和糞便的RT-PCR測試結果為SARS-CoV2陽性的時間分別長達39天和13天。

5.EbioMedicine:重磅!COVID-19候選疫苗在首次同行評議研究中展現巨大希望!
doi:10.1016/j.ebiom.2020.102743

日前,一項刊登在國際雜誌EbioMedicine上的研究報告中,來自匹茲堡大學等機構的科學家們通過研究公布了一項能抵禦SARS-CoV-2的新型疫苗策略,SARS-CoV-2是引發COVID-19流行的一種冠狀病毒,當通過指尖大小的貼片運輸疫苗在小鼠機體中進行測試時,研究者發現,其所產生的針對SARS-CoV-2的特異性抗體就足以中和病毒了。

相關研究結果或為有效遏制COVID-19的傳播和流行奠定堅實的基礎,醫學博士Andrea Gambotto表示,此前我們經歷過2003年的SARS-CoV和2014年的MERS-CoV,這兩種病毒與SARS-CoV-2非常相似,在研究的過程中,研究者發現,一種名為刺突蛋白(spike protein)的特殊蛋白對於有效誘導機體抵禦病毒的免疫力非常重要,這樣研究人員或許就知道如何有效抵禦這種病毒了。

相比僅能進入臨床試驗的實驗性mRNA疫苗而言,這種名為PittCoVacc(Pittsburgh Coronavirus Vaccine)的疫苗策略採用了一種更為成熟的方法,其能利用在實驗室中製造的病毒蛋白片段來幫助機體建立免疫力,這與當前流感疫苗的開發理念是一樣的。隨後研究者還利用一種名為微針陣列(Microneedle Array)的新方法來運輸藥物從而增加其作用潛力,這種陣列是一個由400根微型針組成的指尖大小的貼片,其能將刺突蛋白片段運送到免疫反應最強的皮膚,這種貼片就好像創可貼一樣,貼到皮膚上以後,其中由糖和蛋白質組成的針狀結構就會溶解到皮膚中。

6.Nat Med:最新研究表明佩戴口罩確定可以降低冠狀病毒傳播
doi:10.1038/s41591-020-0843-2

在一項新的研究中,來自中國香港大學和美國馬裡蘭大學的研究人員發現,醫用口罩(surgical mask, 也譯為外科口罩)可能有助於阻止感染者讓其他人感染包括冠狀病毒在內的季節性病毒,這可能有助於解決涉及臨床和文化規範的激烈辯論。相關研究結果於2020年4月3日在線發表在Nature Medicine期刊上,論文標題為「Respiratory virus shedding in exhaled breath and efficacy of face masks」。論文通訊作者為香港大學醫學院公共衛生學院流行病學與生物統計學部門負責人、世界衛生組織傳染病流行病學與控制合作中心聯合主任Benjamin J. Cowling博士。論文第一作者為香港大學的Nancy H. L. Leung博士。

在實驗室實驗中,根據利用馬裡蘭大學公共衛生學院應用環境衛生學教授Don Milton博士開發的「Gesundheit II機器(Gesundheit II machine)」進行的呼吸測量結果,醫用口罩可顯著減少受感染患者產生的各種空氣傳播病毒的數量。

7.Science:利用追蹤近距離接觸者的行動應用程式控制冠狀病毒傳播
doi:10.1126/science.abb6936

在一項新的研究中,來自英國牛津大學的研究人員在Science期刊上發布的研究結果進一步加深了我們對冠狀病毒SARS-CoV-2傳播的了解。這一證據使得包括英國NHSX機構和挪威公共衛生研究所在內的多個國際合作夥伴能夠評估在創紀錄的時間內開發即時追蹤接觸者的行動應用程式的可行性。如果這些行動應用程式得到迅速和廣泛的開發,那麼它們可能有助於顯著降低傳播速率,並在限制逐漸放鬆的情況下,幫助各國安全地走出封鎖。相關結果於2020年3月31日在線發表在Science期刊上,論文標題為「Quantifying SARS-CoV-2 transmission suggests epidemic control with digital contact tracing」。

論文通訊作者、牛津大學大數據研究所納菲爾德醫學系的Christophe Fraser教授說,「我們需要一種移動接觸者追蹤應用程式來緊急支持衛生服務,以控制冠狀病毒傳播、制定針對性的幹預措施和並確保人們的安全。我們的分析表明,大約有一半的傳播發生在感染的早期,也就是感染者未顯示任何感染症狀之前。我們的數學模型還強調,傳統的公共衛生接觸者追蹤方法提供的數據不完整,無法跟上這次疫情的傳播步伐。」

論文共同作者、牛津大學納菲爾德醫學系高級研究員、牛津大學約翰-拉德克利夫醫院臨床醫生David Bonsall博士解釋道,「我們在數學上建模的這種行動應用程式概念很簡單,不需要追蹤你所在的位置;它使用低能耗版本的藍牙來記錄所有應用程式用戶最近幾天有過近距離接觸的人。如果你隨後被感染,則這些與你接觸的人會被立即匿名提醒,並且建議他們回家進行自我隔離。如果應用程式用戶決定共享其他數據,那麼他們可以支持衛生服務來確定疫情趨勢,並針對最需要的人群採取針對性的幹預措施。」

這些作者認為行動應用程式可以在疫情的任何階段減少傳播,即在疫情剛剛出現的國家或地區、在疫情高峰期,或支持安全解除移動限制或封鎖。它還可能有助於減少因廣泛封鎖而造成的嚴重社會、心理和經濟影響。至關重要的是,這些研究人員認為,在疫苗和抗病毒藥物得到廣泛應用之前,行動應用程式可以幫助減緩感染的傳播。

8.Cell:重磅!體外研究表明試驗用藥物APN01可顯著阻斷SARS-CoV-2感染
doi:10.1016/j.cell.2020.04.004

在一項新的研究中,來自加拿大、瑞典、西班牙和奧地利的研究人員發現一種試驗用藥物可有效阻斷SARS-CoV-2感染宿主所使用的細胞進入受體。這一發現有望開發出一種阻斷這種新型冠狀病毒早期感染的治療方法。相關研究結果以論文手稿的形式在線發表在Cell期刊上,論文標題為「Inhibition of SARS-CoV-2 infections in engineered human tissues using clinical-grade soluble human ACE2」。針對SARS-CoV-2及其在細胞水平上與宿主細胞相互作用的關鍵方面,以及這種病毒如何感染血管和腎臟,這項研究提供了新的見解。

圖片來自Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.04.004。

論文共同通訊作者、加拿大英屬哥倫比亞大學生命科學研究所所長Josef Penninger教授說,「我們希望我們的結果對治療這種史無前例的疫情的新型藥物的開發產生影響。這項研究源於學術研究人員和公司之間的驚人合作,包括來自位於溫哥華市的STEMCELL Technologies公司的Ryan Conder博士及其在胃腸道方面的研究團隊、來自西班牙的Nuria Montserrat、來自多倫多市的Haibo Zhang博士和Art Slutsky博士,尤其是來自瑞典的Ali Mirazimi及其在傳染生物學方面的研究團隊。他們日夜不懈地工作了幾個星期,旨在更好地了解這種疾病的病理和提供突破性的治療選擇。」

Slutsky博士說,「我們的新研究提供了極其需要的直接證據表明一種稱為APN01(human recombinant soluble angiotensin-converting enzyme 2, 人重組可溶性血管緊張素轉化酶2, 簡稱hrsACE2)的藥物可作為一種抗病毒藥物用於治療COVID-19。歐洲生物技術公司Apeiron Biologics即將在臨床試驗中測試這種藥物。」

在這項新研究分析的細胞培養物中,hrsACE2將SARS-CoV-2的病毒載量抑制了1000~5000倍。在由人幹細胞培養出的人類血管和腎臟類器官中,這些研究人員證實這種病毒可以直接感染這些組織並在其中進行自我複製。這提供了有關這種疾病發展以及嚴重的COVID-19病例出現多器官衰竭和心血管損傷的重要信息。臨床級hrsACE2還減少了這些體外培養出的人體組織中的SARS-CoV-2感染。

9.Science重磅!SARS-CoV-2的致命弱點或是其與SARS抗體的結合位點!
doi:10.1126/science.abb7269

Scripps研究所的科學家進行的一項研究顯示,21世紀初從一名非典(SARS)倖存者身上發現的一種抗體揭示了最近這種導致COVID-19的新型冠狀病毒的潛在弱點。

4月3日發表在Science雜誌上的這項研究,首次以接近原子尺度的解析度描繪了人類抗體與新型冠狀病毒的相互作用。這種抗體是在SARS(嚴重急性呼吸系統綜合症)感染時產生的,儘管SARS是由SARS-CoV病毒引起的,但它可以與新型冠狀病毒SARS-CoV-2發生交叉反應。該結構圖譜揭示了抗體結合兩個冠狀病毒上幾乎相同的位點,這表明該位點是冠狀病毒家族重要的功能和易損位點。

"像這種位點保守的知識可以幫助對SARS-CoV-2疫苗和療法基於結構的設計,而這些療法也將防止其他可能出現在未來的冠狀病毒,"這項研究的資深作者Ian Wilson說道,他是Scripps研究所計算生物學和綜合結構系主任以及結構生物學的Hansen教授。

10.bioRxiv:科學家鑑別出抵禦SARS-CoV-2感染的新型潛在藥物靶點
doi:10.1101/2020.03.02.968388

近日,發表在預印版網站bioRxiv上的一篇研究報告中,來自加利福尼亞大學等機構的科學家們通過研究鑑別出了治療SARS-CoV-2感染的新型潛在藥物靶點;文章中,研究人員繪製出了兩個關鍵SARS-CoV-2蛋白組成的複合體nsp10/16的原子結構,這兩種蛋白能夠修飾病毒的遺傳物質從而使其更像人類的RNA,這樣就能促進病毒躲避宿主機體的抗病毒免疫機制並進行病毒複製。

研究者認為,如果有一種藥物能抑制nsp10/16複合體的功能,那麼宿主免疫系統或許就能檢測到病毒並對其快速清除;研究者Godzik表示,我們首先設計出了一部分DNA來表達兩種蛋白,隨後對所產生的兩種蛋白的結構進行分析;nsp10/nsp16蛋白複合體稱之為RNA甲基轉移酶或MTase,其由於結合在一起的兩種蛋白質組成,根據此前研究人員對SARS的研究,需要將這兩部分結合在一起才能讓蛋白複合體發揮作用。

研究者表示,他們需要多種藥物來治療SARS-CoV-2的感染,因為這種疾病會伴隨人類很長一段時間,目前僅僅開發出一種藥物是遠遠不夠的,如果SARS-CoV-2對一種藥物產生了耐受性,那麼研究人員就需要開發出其它治療性藥物了。nsp15核酸內切酶、nsp3 ADP磷酸核糖和nsp9複製酶,這三種蛋白質的結構對於病毒複製釋放非常重要;如今研究人員繪製出了SARS-CoV-2的完整蛋白質結構體系,通過解決附加結構來擴大蛋白質結構的覆蓋範圍或許是後期科學家們的研究方向,第二個方向就是與潛在藥物的共結晶實驗,研究人員想知道冠狀病毒是如何與藥物進行結合的,如果能解析清楚其中的機制,或能幫助研究者更高效地改進藥物從而靶向作用SARS-CoV-2。

11.J Travel Med:ACE抑制劑和血管緊張素受體阻滯劑或會增加人群患嚴重COVID-19的風險
doi:10.1093/jtm/taaa041

近日,一項刊登在國際雜誌Journal of Travel Medicine上的研究報告中,來自路易斯安那州立大學等機構的科學家們通過研究解釋了為何某些被診斷為COVID-19的患者會出現嚴重的肺部併發症,相關研究結果或有望幫助開發治療COVID-19的新型療法。

2003年,SARS-CoV(SARSβ冠狀病毒)引發了非典(嚴重急性呼吸症候群),如今SARS-CoV-2引發了COVID-19,SARS-CoV-2能與機體下呼吸道中的受體ACE2(血管緊張素轉換酶2,angiotensin converting enzyme 2)結合從而進入到肺部,病毒性肺炎和可能致命的呼吸衰竭會在10-14天後在易感人群中發生。

研究者Diaz表示,血管緊張素轉換酶抑制劑(ACEIs)和血管緊張素受體阻滯劑(ARBs)是推薦給心血管疾病患者的常用藥物,其能治療包括心臟病、高血壓、糖尿病和慢性腎臟疾病等多種人類疾病;其中許多患者均為老年人,醫生通常會給其開具上述藥物讓患者每天服用。

對實驗性模型研究結果表明,當靜脈輸注ACE抑制劑後,機體呼吸系統中ACE2受體的數量會發生增加;由於利用ACEIs和ARBs治療的患者的肺臟中ACE2受體的水平會增加,且能與冠狀病毒S蛋白相互結合,因此患者會因遭遇SARS-CoV-2感染表現出嚴重疾病患病風險增加的狀況。

12.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
doi:10.1038/s41586-020-2196-x

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。

13.萬萬沒想到!研究下水道廢水可以幫助對抗COVID-19疫情!
doi:10.1021/acs.est.0c01174

克蘭菲爾德大學(Cranfield University)的研究人員正在研究一種新的檢測方法,以檢測感染了這種病毒的社區廢水中的SARS-CoV-2。

基於廢水的流行病學(WBE)方法可以通過收集進入下水道系統的疾病攜帶者的糞便和尿液中的生物標誌物,為預測新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)的潛在傳播提供一種有效和快速的方法。

使用基於紙張的設備的快速測試包可以在廢水處理廠現場使用,以跟蹤來源並確定在當地是否存在潛在的COVID-19載體。

克蘭菲爾德水科學研究所傳感器技術講師Zhugen Yang博士說:"在社區或無症狀感染的情況下當人們不知道他們是否被感染,通過簡單的分析檢測設備實時檢測社區汙水可以確定在一個地區有COVID-19的情況下支持快速篩查,隔離和預防。

14.Aging Dis:好消息!幹細胞療法有效對抗COVID-19肺炎
doi:10.14336/AD.2020.0228

當冠狀病毒的消息出現時,Kunlin Jin博士和一組國際研究人員迅速聯合起來對抗這種神秘的疾病。Jin博士說,"我們的研究表明,靜脈輸注臨床級的人骨髓間充質幹細胞是治療COVID-19肺炎--包括老年重症肺炎患者的一種安全有效的方法。"

作為實驗治療的一部分,幹細胞被靜脈注射到北京的7名重症患者的血液中。研究稱,三名患者被注射了安慰劑。

Jin博士說,接受檢測的是北京佑安醫院的病人。研究顯示,檢測從1月30日開始。Jin博士說,接受幹細胞治療的七名患者獲得了成功,並在14天內出院。在接受安慰劑的患者中,一名死亡,一名病情嚴重,第三名患有急性呼吸窘迫症候群(ARDS)。

該研究小組的發現將發表在即將出版的2020年4月的《Aging and Disease》雜誌上。這篇文章的標題是"Transplantation of ACE2-Mesenchymal Stem Cells Improves the Outcome of Patients with COVID-19 Pneumonia。"

15.bioRxiv:突破!合成多肽藥物可以阻斷SARS-CoV-2病毒與人類細胞結合
doi:10.1101/2020.03.19.999318

為了開發出治療COVID-19的可能方法,麻省理工學院的一組化學家設計了一種候選藥物,他們認為這種藥物可以阻止冠狀病毒進入人體細胞。這種潛在的藥物是一種短的蛋白質片段,或肽段,它模仿一種在人類細胞表面發現的蛋白質。

研究人員已經證明,他們的新肽可以與冠狀病毒用來進入人類細胞的病毒蛋白結合,從而有可能解除這種蛋白的武裝。

"我們有我們真的想要探索的主要化合物,因為它事實上可以與病毒蛋白以一種我們預測的方式相互作用,所以它有機會抑制病毒進入宿主細胞,"領導該研究的麻省理工學院的化學副教授Brad Pentelute說道。

麻省理工學院的研究小組在3月20日發布在bioRxiv(一個在線預印本伺服器)上的預印本中報告了他們的初步發現。他們已經將肽的樣品寄給了計劃在人體細胞中進行試驗的合作者。

16.Ophthalmology:新型冠狀病毒通可以通過眼淚傳播?
doi:10.1016/j.ophtha.2020.03.026

雖然研究人員確定冠狀病毒是通過咳嗽或打噴嚏排出的粘液和飛沫傳播的,但目前還不清楚這種病毒是否通過其他體液傳播,比如眼淚。最新發表的研究提供了證據,表明受感染的病人不太可能通過眼淚傳播病毒,但有一個重要的警告。在這項研究中,沒有一個病人患有結膜炎,也被稱為粉紅眼。然而,衛生官員認為,只有1%到3%的冠狀病毒感染者會出現粉紅色眼睛。該研究的作者得出結論,他們的發現,加上感染患者中粉紅色眼睛的發病率較低,表明通過眼淚傳播病毒的風險較低。他們的研究發表在《眼科學》(Ophthalmology)雜誌網絡版上,該雜誌是美國眼科學會(American Academy of Ophthalmology)的期刊。

圖片來源:https://cn.bing.com。

為了進行這項研究,新加坡國立大學醫院的臨床醫學學士Ivan Seah和他的同事收集了17名COVID-19患者的眼淚樣本,從他們出現症狀到大約20天後恢復。無論是病毒培養還是逆轉錄聚合酶鏈反應(RT-PCR)都沒有在患者的眼淚中檢測到病毒。

在同一時期,Seah博士還從鼻子後部和喉嚨處取樣。雖然病人的眼淚裡沒有病毒,但他們的鼻子和喉嚨裡卻充滿了病毒。Seah博士說,他希望他們的工作有助於指導更多的研究,防止病毒通過更重要的途徑傳播,如飛沫和糞便-口腔傳播。

17.重磅!兩篇Nature揭示SARS-CoV-2結合ACE2受體的晶體結構
doi:10.1038/s41586-020-2180-5; doi:10.1038/s41586-020-2179-y

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。

18.Nat Commun:利用新的RNA成像技術開發的冠狀病毒檢測試劑盒
doi:10.1038/s41467-020-14932-7

西蒙弗雷澤大學的研究人員將使用他們的先進成像技術--Mango(因為它明亮的顏色)--來開發冠狀病毒測試工具。他們是對加拿大衛生研究院(CIHR)最近宣布的幫助解決COVID-19的快速資助機會做出反應的一小部分加拿大研究人員之一。

SFU的博士後研究員Lena Dolgosheina和分子生物學和生物化學教授Peter Unrau開發出了Mango,可以敏感地檢測RNA分子,幫助改善病毒對病毒的篩選,如冠狀病毒,同時使細胞功能的基本發現成為可能。由Unrau領導的最新研究涉及到使用Mango來檢測活細胞內的單個RNA分子。

Unrau說:"我們是由分子組成的,所以當一個細胞出了問題,它就會發生在分子水平上。我們正在利用Mango系統作為催化劑,使我們不僅能夠擴展基礎研究問題,而且能夠更快、更有效地檢測冠狀病毒等病原體。"

Mango系統由RNA Mango適配體組成,該適配體可以與螢光染料緊密結合。該適配體的作用類似於磁靶向並結合那些染料分子。染料一接觸就會興奮起來,發出明亮的光芒。經過修飾以包含適配體"磁鐵"的RNA分子可以從細胞的其他部分中脫穎而出,這使得研究人員更容易在顯微鏡下觀察和研究RNA分子。

19.Cell:我國科學家從結構和功能角度揭示SARS-CoV-2利用人ACE2進入細胞機制
doi:10.1016/j.cell.2020.03.045

病毒感染始於病毒顆粒與宿主表面細胞受體的結合。因此,受體識別是病毒的細胞和組織嗜性(tropism)的一個重要決定因素。此外,病毒結合其他物種的相應受體的功能獲得也是物種間傳播的先決條件。有趣的是,除了HCoV-OC43和HKU1均與糖分子結合從而與細胞附著外,其他的四個人類冠狀病毒均將蛋白肽酶識別為受體。HCoV-229E與人氨基肽酶N(hAPN)結合,而MERS-CoV與人二肽基肽酶4(hDPP4或hCD26)相互作用。儘管SARS-CoV和hCoV-NL63屬於不同的冠狀病毒屬,但是它們均與人類血管緊張素轉化酶2(hACE2,即人ACE2)相互作用以進入宿主細胞。在COVID-19疫情爆發後,中國科學家迅速確定SARS-CoV-2也利用hACE2進入細胞。

在冠狀病毒中,這種進入過程是由嵌入包膜的位於病毒表面的刺突糖蛋白(S蛋白)介導的。在大多數情況下,S蛋白會被宿主蛋白酶切割為分別負責受體識別和膜融合的S1和S2亞基。 S1可以進一步分為N末端結構域(NTD)和C末端結構域(CTD),兩者都可以充當受體結合實體(比如,SARS-CoV和MERS-CoV都利用S1 CTD識別受體,因而稱為受體結合結構域(RBD),然而小鼠肝炎冠狀病毒利用它的S1 NTD與受體結合。在此之前,SARS-CoV-2 S蛋白中負責與hACE2相互作用的區域仍然是未知的。

在一項新的研究中,來自中國科學院、深圳市第三人民醫院、山西農業大學、安徽大學、四川大學、中國科技大學和香港大學的研究人員利用免疫染色和流式細胞儀測定技術,首先鑑定出S1 CTD(SARS-CoV-2-CTD)是SARS-CoV-2中與hACE2受體相互作用的關鍵區域。他們隨後解析出SARS-CoV-2-CTD與hACE2結合在一起時的解析度為2.5 ?的晶體結構,揭示了一種整體上與SARS-CoV RBD(下稱SARS-RBD)相類似的受體結合模式。但是,與SARS-RBD相比,SARS-CoV-2-CTD與hACE2形成更多的原子相互作用,這與顯示更高的受體結合親和力的數據相關。相關研究結果以論文手稿的形式在線發表在Cell期刊上,論文標題為「Structural and functional basis of SARS-CoV-2 entry by using human ACE2」。

值得注意的是,一組單克隆抗體(mAb)以及針對SARS-S1/RBD的鼠多克隆抗血清無法與SARS-CoV-2 S蛋白結合,這表明SARS-CoV和SARS-CoV在抗原性上存在顯著差異,並且提示著先前開發的基於SARS-RBD的候選疫苗不太可能對SARS-CoV-2預防有任何臨床益處。

20.全文編譯!復旦大學在Cell期刊上發文,從基因組學角度揭示SARS-CoV-2的起源和出現
doi:10.1016/j.cell.2020.03.035

新型人類冠狀病毒SARS-CoV-2(之前稱為2019-nCoV)的持續大流行引起了全球的極大關注。我們和中國的其他人參與了對這種病毒的初始基因組測序。在本文中,我們描述了針對SARS-CoV-2的出現,這些基因組數據揭示了什麼,並討論了我們對其起源理解上所存在的差距。

在英國愛丁堡大學Andrew Rambaut博士的幫助下,我們於2020年1月11日(格林威治標準時間, GMT)早些時候在開放存取的virological.org網站(http://virological.org/)上發布了這種病毒的基因組序列。不久之後,中國疾控中心在公眾可訪問的GISAID資料庫(https://www.gisaid.org/)上類似地發布了SARS-CoV-2基因組序列(以及相關的流行病學數據)。在撰寫本文時,已有近200個SARS-CoV-2基因組可公開獲得,這代表了來自中國及其他地區的這種病毒的基因組多樣性,並提供了可自由獲取的全球資源。重要的是,SARS-CoV-2基因組序列數據的發布促進了診斷測試和感染性克隆(infectious clone)的快速開發。研發有效疫苗和抗病毒藥物的競賽正在進行中,而且針對抗病毒藥物的臨床試驗正在逐步展開。

儘管SARS-CoV和MERS-CoV與SARS-CoV-2密切相關並且都有蝙蝠宿主,但這兩種病毒之間的生物學差異卻很明顯。如上所述,SARS-CoV-2的傳染性明顯更高,從而導致與SARS-CoV和MERS-CoV完全不同的流行病學動態。在後兩種病毒中,病例數的增長相對較慢,而MERS-CoV從未完全適應人類傳播:大多數病例是由於阿拉伯半島的駱駝溢出造成的,僅零星地發生人與人之間的傳播。相比之下,SARS-CoV-2在當地的顯著傳播最讓人吃驚。確定支撐這種傳播能力的病毒學特徵顯然是當務之急。

SARS-CoV-2似乎將不可避免地成為人類中的第五種地方性冠狀病毒(其他四種為HCoV-OC43、HCoV-229E、HCoV-NL63和HCoV-HKU1),並且目前正在完全易感人群中傳播。冠狀病毒顯然具有跨越物種界限並適應新宿主的能力,這使得預測未來會有更多的病毒出現變得很簡單,不過尚不清楚為何相比於一些其他的RNA病毒,冠狀病毒具有這種能力。至關重要的是,對動物冠狀病毒的監視應包括蝙蝠以外的動物,這是因為中間宿主的作用可能非常重要,從而為病毒在人類中的出現提供了更直接的途徑。

鑑於野生動物中病毒的多樣性以及它們的持續進化,可以說,降低未來疫情爆發風險的最簡單最具成本效益的方法是儘可能限制我們對動物病原體的接觸。儘管我們與動物世界的親密關係意味著我們無法建立堅不可摧的屏障,但是針對非法野生動物貿易採取更強有力的行動,以及將所有野生哺乳動物(也許還有禽類)從溼貨市場中清除將提供一個重要的緩衝。(生物谷 Bioon.com)

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