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兩篇文章,都受到了高度的關注,其中【再燃新希望】德國研究結果--鹽酸溴己新對新冠2019-nCoV的反擊這篇文章在頭條號上點擊也超過27萬人次,由此也獲得了青雲獎,在這裡感謝大家的支持與厚愛。有圖有真相
很多讀者留言與我探討互動,我給大家做了回復與探討。我們推送這2篇文章的目的純粹是為了找到抗擊新冠的對策。假如能用現成的中藥和利用老藥溴己新的機理機制,不僅僅可以解決大量時間與資源。同時也會降低國家或者個人在用藥上的花費。對整個社會對整個行業都是有意義的事情。我作為一個有二十幾年的藥學研發經驗的科研工作者在盡我的微薄之力在為抗擊新冠出主意想辦法。
今天我們給大家推送涉及【再燃新希望】德國研究結果--鹽酸溴己新對新冠2019-nCoV的反擊中的一篇文獻資料的中文翻譯。本次翻譯稿完全按照原文的格式給大家呈現。下周我們會繼續推送另一篇文獻資料敬請期待。
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2019年新型冠狀病毒(2019-nCoV)利用非典冠狀病毒受體ACE2與細胞蛋白酶TMPRSS2進入靶細胞
Markus Hoffmann,1*+Hannah Kleine-Weber1,2+,Nadine Krüger,3,4Marcel Müller,5,6,7Christian Drosten,5,6Stefan Pöhlmann1,2*
1感染生物學部門,德國靈長類動物中心-萊布尼茨靈長類動物研究所,德國哥廷根;
2德國哥廷根,哥廷根大學生物和心理學學院;
3德國漢諾瓦獸醫大學病毒學研究所;
4德國漢諾瓦,漢諾瓦獸醫大學新興感染和人畜共患病研究中心;
4柏林慈善大學醫學院,柏林自由大學、柏林洪堡大學、柏林健康研究所以及的德國柏林病毒學研究所;
5德國感染研究中心、德國柏林合作夥伴Charité;
6俄羅斯莫斯科塞切諾夫大學馬丁諾夫斯基熱病和媒介傳播疾病醫學寄生蟲學研究所。
摘要:一種新型高致病性冠狀病毒2019-nCoV在中國的出現以及其在國內外的迅速傳播,構成了全球性的衛生緊急狀況。冠狀病毒利用其刺突蛋白選擇並進入靶細胞,深入了解nCoV-2019刺突的進入可能有助於評估其全球流行的可能性並揭示治療靶點。在此,我們證明了2019-nCoV-S使用SARS冠狀病毒受體ACE2進入,使用細胞蛋白酶TMPRSS2用於啟動2019-nCoV-S。TMPRSS2抑制劑阻斷進入,可能會形成治療方案。最後,我們發現治癒合期的SARS患者的血清中有抗體可以阻止2019-nCoV-S進入。我們的結果揭示了2019-nCoV與SARS冠狀病毒感染之間的重要共性,相似的傳播性和疾病發病機制可能是這樣轉化的。此外,他們還確定了抗病毒幹預的靶點。
一句話總結:2019年的新型冠狀病毒和SARS冠狀病毒具有共同的生物學特性,可以指導風險評估和幹預。
冠狀病毒科的幾個病毒在人群中不斷傳播,通常會引起輕微的呼吸道疾病(1)。相比之下,嚴重急性呼吸症候群相關冠狀病毒(SARS-CoV)和中東呼吸症候群相關冠狀病毒(MERS-CoV)則是通過從動物傳播給人類,並分別在SARS和MERS患者中引起嚴重的呼吸系統疾病(2)。非典於2002年在中國廣東省出現,隨後的全球傳播造成了8096例病例和774例死亡(3,4)有關。該病毒以中國馬蹄蝠為自然宿主(5,6),通過中間宿主傳播給人類。因此SARS冠狀病毒在麝香貓和浣熊狗中被鑑定出來,它們作為食物在中國的生鮮市場中被出售(7)。沒有特定的抗病毒藥物或經批准的疫苗可用於抗擊非典,2002/2003年的非典的蔓延被常規控制措施抑制,包括旅行限制和病人隔離。
2019年12月,中國湖北省武漢市出現了一種新的傳染性呼吸道疾病(8-10)。最初的感染發生在華南海鮮市場,可能是由於與動物接觸所致。隨後,發生了人與人之間的傳播(11),疾病在中國迅速蔓延。在患者中檢測到一種新型冠狀病毒,即與SARS-CoV密切相關的2019-nCoV,被認為是新肺部疾病的病原體(10)。2020年1月28日,共報告4593例實驗室確診感染病例,其中重症976例,死亡106例(12)。在中國以外的14個國家也發現了感染,皆與國際旅行有關。目前,尚不清楚2019-nCoV和SARS-CoV之間的序列相似性是否轉化為相似的生物學特性,其中包括疾病蔓延的可能性(13)。
冠狀病毒的刺突蛋白有助於病毒進入靶細胞。進入取決於S蛋白與細胞受體的結合以及細胞蛋白酶對S蛋白的啟動。SARS-S以血管緊張素轉換酶Ⅱ(ACE2)作為進入受體(14),並利用細胞絲氨酸蛋白酶TMPRSS2啟動S蛋白(15-17)。SARS-S/ACE2的界面已經被闡明,發現ACE2的生物利用度是SARS-CoV傳播能力的關鍵決定因素。(6,18)。SARS-S和2019-nCoV-S的胺基酸同源性約為76%。然而,尚不清楚2019-nCoV-S是否像SARS-S一樣使用ACE2和TMPRSS2進入宿主細胞。
冠狀病毒的突刺蛋白可以進入複製缺陷性的水泡性口炎病毒顆粒中,如實反映了冠狀病毒進入宿主細胞的關鍵因素(19)。我們使用帶有2019-nCoV-S的VSV假型來研究2019-nCoV的細胞進入。2019-nCoV-S和SARS-S具有相似的表達(圖1A),並被摻入到VSV顆粒中(圖1B),可以進行有意義的並排比較。我們首先關注了2019-nCoV細胞嗜性。對動物和人類來源的細胞系的轉導顯示,如預期的那樣,所有細胞系容易受到泛嗜性VSV糖蛋白(VSV-G)侵入的進入(圖1C)。值得注意的是,2019-nCoV-S有助於進入與SARS-S相同的細胞系譜(圖1C),表明受體的選擇具有相似性。
序列分析顯示,2019-nCoV簇有來自蝙蝠的SARS-CoV相關病毒(SARSr-CoV),其中一些(但不是全部)可以利用ACE2進入宿主細胞(圖2A和圖S1)。分析與ACE2接觸的受體結合域(RBD)的一部分受體結合基序(RBM),進行受體結合測序實驗發現結合ACE2所必需的大多數胺基酸殘基在2019-nCoV的突刺蛋白中保守的,而在 SARSr-CoV 之前發現的 S 蛋白中並沒有發現利用 ACE2 進入(圖2B).與這些發現一致的是,人和蝙蝠ACE2的定向表達,而不是人DPP4(由MERS-CoV使用的進入受體)(20),或人APN(由HCoV-229E使用的進入受體)(21)的直接表達,允許2019-nCoV-S和SARS-S侵入進入其他不敏感的BHK-21細胞(圖2C),這表明2019-nCoV-S就像SARS-S一樣使用ACE2進入細胞。
接下來,我們研究了2019-nCoV進入的蛋白酶依賴性。SARS-CoV可利用體內半胱氨酸蛋白酶組織蛋白酶B和L(CatB/L)啟動TMPRSS2-細胞系中的S蛋白(22)。儘管有效的抑制進入都需要阻斷這兩種蛋白酶(24),但是,TMPRSS2是在肺中的病毒靶細胞中表達(23),TMPRSS2(15-17)促進TMPRSS2+細胞系的進入,並且部分獨立於CatB/L。此外,TMPRSS2而非CatB/L活性對於SARS-CoV和其他冠狀病毒在感染宿主(25,26)中的傳播至關重要。為了初步了解2019-nCoV-S蛋白酶的選擇,我們使用氯化銨,它可以提高核體內的pH值,從而阻斷CatB/L的活性。氯化銨處理阻斷了VSV-G侵入進入兩個細胞系的研究,而Nipah病毒F和G蛋白侵入的細胞進入沒有受到影響(圖3A),符合預期。此外,氯化銨處理強烈抑制2019-nCoV-S和SARS-S介導的TMPRSS2-293T細胞的進入,而抑制進入TMPRSS2+Caco-2細胞的效率較低,這與TMPRSS2在Caco-2細胞啟動2019-nCoV-S兼容。事實上,對TMPRSS2(24)具有活性的絲氨酸蛋白酶抑制劑卡莫司他甲磺酸鹽(camostatmesylate)有效地阻斷了2019-nCoV-S侵入的細胞進入Caco-2(TMPRSS2+),而對293T(TMPRSS2-)細胞無效,而CatB/L抑制劑E64d則具有相反的作用(圖3B)。此外,TMPRSS2的定向表達通過E64d將使2019-nCoV-S侵入的進入免於抑制(圖3C),證明2019-nCoV-S使用TMPRSS2進行啟動。
治癒期的SARS患者表現出針對病毒S蛋白的中和抗體反應(27)。我們研究了此類抗體是否能夠阻止2019-nCoV-S的進入。恢復期SARS患者的血清以濃度依賴性方式抑制了SARS-S而非VSV-G的進入(圖4)。此外,血清減少了2019-nCoV-S的進入,儘管與SARS-S相比效率稍低(圖4)。因此,在感染或疫苗接種期間提高對SARS-S的抗體反應可能會對2019-nCoV感染提供一定的保護。
2019-nCoV-S和SARS-S使用相同的受體ACE2進入靶細胞的發現,對我們了解2019-nCoV的遺傳性和發病機制具有重要意義。因此,我們可以預期2019-nCoV與SARS-CoV針對的是相同的細胞,而之前文獻報導的上呼吸道(23,28)中ACE2的適度表達可能會限制2019-nCoV的傳播。此外,值得注意的是,ACE2的表達並不局限於肺部,並且在ACE2+組織中觀察到SARS-CoV的肺外的擴散(29,30)。預計2019-nCoV也可能如此,不過我們還需要比較SARS-S和2019-NCAV-S對ACE2的親和力。
宿主細胞蛋白酶啟動冠狀病毒S蛋白是病毒進入細胞的必要條件,蛋白酶的選擇可以決定人畜共患病的可能性(31)。SARS冠狀病毒的S蛋白可利用內體半胱氨酸蛋白酶在TMPRSS2-細胞中啟動S蛋白(22)。然而,由TMPRSS2而不是CatB/L啟動的S蛋白是病毒進入初級靶細胞和病毒在感染宿主中傳播的關鍵(24-26)。本研究表明,2019-nCoV的傳播也可能取決於TMPRSS2的活性,值得注意的是,絲氨酸蛋白酶抑制劑卡莫司他甲磺酸鹽可阻斷TMPRSS2的活性(24,26),儘管已被證實尚不適用,但在日本已被批准用於人類。應考慮使用該化合物或相關化合物對2019-nCoV感染患者應進行治療。
治癒期的SARS患者表現出抗體反應,即使在感染後24個月(27)也能檢測到,這主要是針對S蛋白的。此外,包括重組S蛋白(32)和滅活病毒(33)在內的實驗性SARS疫苗均可誘導抗體反應。我們的研究結果儘管由於單個患者血清可用於檢測,其顯著性有限,但表明針對SARS-S引起的抗體反應也可為2019-nCoV感染提供一些保護措施,這可能對疫情的控制有意義。
參考文獻與注釋
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致謝
我們感謝Heike Hofmann Winkler的建議。資金:這項工作由德國聯邦教研部(RAPID聯盟,01KI1723D和01KI1723A)資助。作者的貢獻:M.H.和S.P.設計了這項研究。S.P.和C.D.為這項研究籌集了資金。M.H.和H.K.-W.進行實驗並進行數據分析。N.K.、M.M.和C.D.提供了重要的資源。M.H.和S.P.根據所有作者的意見撰寫了手稿。利益衝突:作者聲明沒有利益衝突。數據和材料可用性:本研究中使用的所有材料將在籤署適當的材料轉讓協議後提供。所有數據都以正文或補充材料的形式提供。
補充材料
圖S1
圖例
圖1.2019-nCoV-S和SARS-S有助於進入類似的哺乳動物細胞系。
利用Western blot分析2019-nCoV-S的表達(A)和假型摻入(B)。顯示了三個實驗的代表性印跡。β-肌動蛋白(細胞裂解物)和VSV-M(顆粒)作為加載對照。(C)用攜帶VSV-G、SARS-S或2019-nCoV-S的假型VSV接種人和動物來源的細胞系。接種16小時後,對假型進入進行分析。顯示的是三個實驗的組合數據。誤差線表示掃描電鏡(SEM)。
圖2.2019-nCoV-S利用ACE2作為細胞受體。
(A)2019-nCoV的S蛋白與已知的蝙蝠相關β-冠狀病毒的S蛋白在種族上有親緣關係(更多詳細信息,請參見SI圖1)。(B)將SARS-S的受體結合基序與能夠或不能使用ACE2作為細胞受體的蝙蝠相關β-冠狀病毒S蛋白的相應序列進行比對,發現2019-nCoV具有對ACE2結合至關重要的的胺基酸殘基。(C)給瞬時表達ACE2的人源(深藍色)或蝙蝠源(淺藍色)293T細胞,人源APN(紫色)或hDPP4(綠色)的種攜帶VSV-G、SARS-S、2019-NCAV-S、MERS-S或229E-S的假型VSV。接種16小時後,分析假型進入。三個獨立實驗的平均值如下所示。誤差線表示SEM。
圖3.2019-nCoV-S採用TMPRSS2啟動S蛋白。
將氯化銨(A)、E64d(CatB/L抑制物)(B)和/或抗靜電劑(TMPRSS2抑制物)(B)添加到所示的靶細胞中,然後用含有所示糖蛋白的假型進行轉染。(C)以CatB/L抑制劑E64d或PBS為對照,將瞬時表達ACE2的293T細胞單獨或與TMPRSS2聯合培養,並接種含有所示病毒表面蛋白的假型。圖A-C顯示了三個獨立實驗的平均值。誤差線表示SEM。用Dunnett後檢驗雙向方差分析檢驗統計學意義。
圖4.來自恢復期SARS患者的血清交叉中和了2019-nCoV-S驅動的進入。
將攜帶所述病毒表面蛋白的假型與一名恢復期SARS患者的不同稀釋度的血清一起培養,然後接種到瞬時表達ACE2的293T細胞上,以評估交叉中和作用。在一個具有代表性試驗中,用第三份樣品顯示出結果,並在一個單獨的試驗中得到證實。誤差線表示SD。採用雙因素方差分析和Dunnett後測進行統計學意義檢驗。
圖1.2019-nCoV-S和SARS-S有助於進入類似的哺乳動物細胞系。利用Western blot分析2019-nCoV-S的表達(A)和假型摻入(B)。顯示了三個實驗的代表性印跡。β-肌動蛋白(細胞裂解物)和VSV-M(顆粒)作為加載對照。(C)用攜帶VSV-G、SARS-S或2019-nCoV-S的假型VSV接種人和動物來源的細胞系。接種16小時後,對假型進入進行分析。顯示的是三個實驗的組合數據。誤差線表示掃描電鏡(SEM)。
圖2.2019-nCoV-S利用ACE2作為細胞受體。(A)2019-nCoV的S蛋白與已知的蝙蝠相關β-冠狀病毒的S蛋白在種族上有親緣關係(更多詳細信息,請參見SI圖1)。(B)將SARS-S的受體結合基序與能夠或不能使用ACE2作為細胞受體的蝙蝠相關β-冠狀病毒S蛋白的相應序列進行比對,發現2019-nCoV具有對ACE2結合至關重要的的胺基酸殘基。(C)給瞬時表達ACE2的人源(深藍色)或蝙蝠源(淺藍色)293T細胞,人源APN(紫色)或hDPP4(綠色)的種攜帶VSV-G、SARS-S、2019-NCAV-S、MERS-S或229E-S的假型VSV。接種16小時後,分析假型進入。三個獨立實驗的平均值如圖所示。誤差線表示SEM。
圖3.2019-nCoV-S採用TMPRSS2啟動S蛋白。將氯化銨(A)、E64d(CatB/L抑制物)(B)和/或抗靜電劑(TMPRSS2抑制物)(B)添加到所示的靶細胞中,然後用含有所示糖蛋白的假型進行轉染。(C)以CatB/L抑制劑E64d或PBS為對照,將瞬時表達ACE2的293T細胞單獨或與TMPRSS2聯合培養,並接種含有所示病毒表面蛋白的假型。圖A-C顯示了三個獨立實驗的平均值。誤差線表示SEM。用Dunnett後檢驗雙向方差分析檢驗統計學意義。
圖4.來自恢復期SARS患者的血清交叉中和了2019-nCoV-S驅動的進入。將攜帶所述病毒表面蛋白的假型與一名恢復期SARS患者的不同稀釋度的血清一起培養,然後接種到瞬時表達ACE2的293T細胞上,以評估交叉中和作用。在一個具有代表性試驗中,用第三份樣品顯示出結果,並在一個單獨的試驗中得到證實。誤差線表示SD。採用雙因素方差分析和Dunnett後測進行統計學意義檢驗。
補充材料
細胞培養
將所有細胞系在37℃、5%二氧化碳的潮溼空氣中培養。293T(人,腎),BHK-21(敘利亞倉鼠,腎細胞),Huh-7(人,肝),LLC-PK1(豬,腎),MRC-5(人,肺),MyDauLu/47.1(Daubenton蝙蝠[Myotis daubentonii],肺),NIH/3T3(小鼠,胚胎),RhiLu/1.1(Halcyon馬蹄蝠[金絲猴],肺),Vero(非洲綠猴,腎)細胞在改良培養液(DMEM)(PAN Biotech)中培養。將Calu-3(人,肺)、Caco-2(人,結腸)、MDBK(牛,腎)和MDCK-II(狗,腎)細胞在最底必需培養基(賽默飛科技公司)中培養。將A549(人,肺)、BEAS-2B(人,支氣管)和NCI-H1299(人,肺)細胞在具有營養混合物的DMEM/F-12培養基中培養(賽默飛科技公司)。所有培養基均添加10%胎牛血清(Biochrom)、100U/ml青黴素和0.1mg/ml鏈黴素(PAN-Biotech)、1倍量的非必需胺基酸溶液(10倍量的儲備液,PAA)和10 mM丙酮酸鈉溶液(ThermoFisherScientific)。對於接種和繼代培養,首先用磷酸鹽緩衝液(PBS)洗滌細胞,然後在胰蛋白酶/EDTA溶液(PAN-Biotech)中培養直至細胞分離。轉染採用磷酸鈣沉澱法進行。
質粒
水泡性口炎病毒(VSV,印第安納型血清)糖蛋白(VSV-22G)、具有或者不具有C端HA表位標記的SARS-S(衍生自Frankfur-1分離物)、HCoV-229E-S、MERS-S、人和蝙蝠血管緊張素轉換酶Ⅱ、人氨基肽酶N、人二肽基肽酶4和人TMPRSS2的表達質粒已在其他地方描述(1-6)。為了生成具有或不具有C端HA表位標記的2019-nCoV-S表達質粒,基於國家生物技術信息中心資料庫中公開的蛋白質序列(NCBI參考序列:YP_009724390.1),我們通過PCR擴增了一個合成的密碼子優化(針對人類細胞)2019-nCoV-S DNA(遺傳因子基因合成,賽默飛科技公司)的編碼序列,並通過BamHI和XbaI限制性位點克隆到pCG1表達載體中。
我們基於可公開獲得的蛋白質序列,通過PCR擴增了密碼子優化的合成2019-nCoV-S DNA的編碼序列。基於國家生物技術信息中心資料庫公開的蛋白質序列(NCBI參考序列:YP_009724390.1),並通過BamHI和XbaI限制性酶切位點克隆到pCG1表達載體中。
VSV的假型化與轉染實驗
假型化:VSV假型化是根據已發表的研究方案(7)產生的。簡而言之,轉染以表達正在研究的病毒表面糖蛋白293T用複製缺陷的VSV載體,該載體包含eGFP(增強綠色螢光蛋白)和螢火蟲螢光素酶的表達盒,而不是開放閱讀框VSV*ΔG-fLuc的VSV-G(由GertZimmer善意提供,瑞士Mittelhäusern病毒學和免疫學研究所)。37℃培養1h後,取出接種物,用PBS洗滌細胞,然後添加抗VSV-G抗體(I1,來自CRL-2700小鼠雜交瘤上清液;ATCC)的培養基(表達VSV-G的細胞中未添加抗體)。接種16h後收穫假型顆粒,通過離心從細胞碎片中澄清,用於實驗。
靶細胞的轉染:在接種相應的假型載體之前,將靶細胞接種在96孔板中直至達到50-75%的融合度。在尋找2019-nCoV受體細胞的實驗中,提前24小時轉染表達質粒。對於涉及氯化銨(最終濃度為5mM)和蛋白酶抑制劑(E-64d,25μm;卡莫司他甲磺酸鹽,100μm)的實驗,提前2小時用相應的化學物質處理靶細胞。對於中和實驗,將假型與不同的血清稀釋液在37℃下培養30分鐘。通過測定細胞裂解物中螢火蟲螢光素酶的活性,在轉染16h後測定轉染效率。
應用SDS-PAGE和免疫印跡分析2019-nCoV-S的表達和顆粒摻入
全細胞裂解物製備:293T細胞用HA標記的2019-nCoV-S或SARS-S表達載體,或空表達載體(陰性對照)轉染。在轉染16小時後更換培養基,再將細胞培養24小時。然後去除培養基,並用PBS洗滌細胞一次,接著加入2倍量的SDS樣品緩衝液(0.03M Tris HCl、10%甘油、2%SDS、0.2%溴酚藍、1mM EDTA),細胞在室溫下培養10分鐘。最後,將樣品在96℃下加熱15分鐘,然後進行SDS-PAGE和免疫印跡。假型顆粒裂解物的製備:將1mL相應的VSV假型裝載到20%(w/v)蔗糖墊層(體積40μL)上,並進行高速離心(25.000g4℃下分離120min)。此後,移去1mL上清液,將剩餘體積與40μL2倍量的SDS-樣品緩衝液混合,在96℃下加熱15分鐘,然後進行SDS-PAGE和免疫印跡。
蛋白質轉移後,在5%脫脂乳(含0.05%吐溫-20的PBS,PBS-T)中室溫封閉硝酸化纖維素膜1h,然後在4°C下與原抗體(在PBS-T中稀釋)過夜培養。在PBS-T中經過三次10分鐘的洗滌間隔後,膜在室溫下與二級抗體(在PBS-T中稀釋)培養1小時,然後使用內部製備的增強化學發光溶液(0.1M Tris-HCl[pH 8.6]、250μg/ml魯米諾、1mg/ml對羥基香豆素酸、0.3%H2O2)和Chemoscam成像系統以及ChemoStar專業軟體(IntasScience imaging Instruments GmbH)對膜進行洗滌和成像。使用了以下原抗體:小鼠抗HA標記(Sigma-Aldrich,H3663,1:2500)、小鼠抗β-肌動蛋白(Sigma-Aldrich,A5441,1:2000)、小鼠抗VSV基質蛋白(Kerafast,EB0011,1:2500)。作為二級抗體,我們使用了過氧化物酶偶聯的山羊抗小鼠抗體(DIANOVA,115035-00,1:10000)。
系統發育分析
採用MEGA7.0.26軟體進行系統發育分析(鄰接樹)。參考序列來自國家生物技術信息中心和全球共享禽流感數據倡議組織(GISAID)的資料庫。參考數字如圖所示。
統計分析
採用dunnet或Sidaks事後檢驗進行單因素或雙因素方差分析(ANOVA)檢驗統計學意義。只有0.05或更低的p值被認為具有統計學意義(p>0.05[ns,不顯著]、p≤0.05[*]、p≤0.01[**]、p≤0.001[***])。對於所有統計分析,均使用GraphPadPrism 7軟體包(GraphPad軟體)。
補充參考文獻
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7. M.Berger Rentsch, G. Zimmer, A vesicular stomatitis virus replicon-based bioassayfor the rapid and sensitive determination of multi-species type I interferon.PLoS One 6, e25858 (2011).
補充圖S1
補充S1的圖例.刺突蛋白序列的系統發育分析(鄰接樹)小數字表示引導程序值(僅顯示大於75的值)。
眾志成城 防控疫情 。不合時宜的事情不做,不合時宜的話不說,製造恐慌的推送不轉,收智商稅的事情不幹,沒事不要亂跑,佩戴好口罩與個人防護用具。這些大家都應該做到。我們應該給大家鼓勵,給大家希望,甚至給大家一劑安慰劑都是好的!!!
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