新冠病毒是如何工作的?

2021-01-09 大科技雜誌社

covid-19病毒是人類最新的敵人。有人說,這種病毒「智商很高」。你瞧,它的致死率不高,但傳播力極強,甚至可以在不引起症狀的情況下傳播。所以,不論為了治療還是研製疫苗,我們都需要去了解它是如何工作的。

從病毒學的角度看,病毒的傳播是一個環環相扣的過程,只要一個環節阻斷,就傳播不下去。那麼,covid-19病毒的傳播有哪些環節呢?我們又可以在哪些環節「做手腳」,去阻斷它呢?

摧毀病毒的「錨」

與所有病毒一樣,covid-19病毒不能獨立生存,必須感染活細胞才能繁殖。病毒一旦鑽入活細胞,就會將其「徵用」來製造新病毒。新病毒隨後從細胞中排出,去感染更多的細胞。

covid-19病毒隸屬於冠狀病毒家族。它由一條攜帶著病毒基因的RNA和一個蛋白質外殼組成。外殼又被一層膜保護著。膜上有一些蛋白質「尖刺」,外形就像一隻刺蝟。

別小看這些尖刺蛋白,其實它們非常關鍵。因為它們是病毒的「錨」,通過它們去「錨定」在目標細胞上。

目前,科學家利用電子顯微鏡已經分析出covid-19病毒上尖刺蛋白的原子結構。有了這些信息,研究人員正在設計可破壞尖刺蛋白的藥物,沒有了「錨」,它就沒法附著在人類細胞上了。

讓病毒無法立足

前面提到,covid-19病毒像海盜一樣,要想進攻人類細胞上,需要先「拋錨」,而「拋錨」地點也不是隨便選的,必須是被感染細胞上外露的某些蛋白。這樣,我們又有了阻斷它傳播的另一種辦法:破壞它的「拋錨點」。就像我們知道了某個港口是海盜的登陸點,那就把那個港口搗毀。

要做到這一點,我們首先要知道covid-19病毒的「拋錨點」在哪裡。目前科學家已經知道,它們選擇的「拋錨點」是人類細胞上的三種蛋白,這些蛋白都存在於細胞膜上,其中一種蛋白廣泛存在於肺細胞、消化道細胞上。這可以解釋為什麼病毒最容易感染這些地方。

如果我們用藥物摧毀這些蛋白質,病毒就無法進入我們的細胞——不過,畢竟這些蛋白是我們自己的,一旦被摧毀,可能會導致副作用。

病毒進入細胞的過程也會被細胞中的一種LY6E蛋白阻斷。這其實就是人體的一種免疫反應(免疫反應有很多種)。研究表明, LY6E蛋白能阻止許多種冠狀病毒的(包括covid-19病毒)入侵。如果我們弄清楚這種蛋白質是如何起作用的,就可能用藥物來模擬它。而且其優勢還在於能對抗多種冠狀病毒,這對於預防未來的疫情非常重要。

阻止病毒複製

阻止病毒進入細胞是一回事,但如果細胞已被感染,那就無濟於事了。病毒進入細胞後,所做的事情無非就是複製。我們只要幹擾其複製,就能阻斷它。

前面說過,covid-19病毒是由一條RNA和一個蛋白質外殼組成的。所以,病毒的複製又有兩步,一是蛋白質外殼的複製,一是RNA的複製。

首先需要複製蛋白質。當病毒的RNA進入受感染的細胞,受感染的細胞就讀取病毒的RNA,為其製造病毒蛋白。但這些病毒蛋白是跟細胞自身DNA製造的蛋白是串在一起的,需要剪切出來,才能作為獨立的病毒蛋白。「剪刀」是一種蛋白酶。如果把「剪刀」破壞,病毒就無法獨立也無法複製。科學家目前已經找到一種破壞其「剪刀」的藥物。試驗表明,藥物對單個細胞內的病毒是有效的,但在組織或器官的規模上是否有效,還需要進行更多的測試。

另一個選擇是阻止病毒複製其RNA。大多數RNA病毒在複製基因時不會去檢查錯誤,因此我們可以通過一些藥物誘導它複製出錯。一種最初用於治療伊波拉病毒的藥物,似乎能起到這種作用。不過,這方面還有待更深入的研究。

何以無症狀?

從長遠來看,我們需要知道為什麼這種病毒如此善於傳播,因為正是無症狀者的傳播,才導致了這次疫情的嚴重性。

新型冠狀病毒肺炎最常見的症狀是發燒和咳嗽,這些症狀實際上是由我們的免疫系統抵抗引起的。covid-19病毒能在我們體內繁殖數天而不會觸發免疫反應,讓無症狀者有機會把病毒傳播給更多的人。這是它最厲害也是最可怕的一點。

covid-19病毒攜帶的一個基因延遲了我們的免疫反應。當一個細胞被感染時,我們的免疫系統就會被觸發,拉響警報。但這個基因編碼的蛋白卻幹擾了我們的免疫系統。目前,科學家對這個基因和它編碼的蛋白已經有所了解,可以幫助我們研製抗病毒藥物。

不是生化武器

在人類歷史上新的疾病此起彼伏,不斷出現。在過去的20年裡,我們看到了兩種主要的冠狀病毒爆發:SARS和MERS(中東呼吸症候群冠狀病毒)。所以我們不應該對covid-19病毒的到來感到意外。

不過,社交媒體上卻有謠傳。有人說,病毒是從實驗室洩漏出來的,有人說病毒是人為設計的生化武器。

當然,即使是最安全的實驗室有時也會發生事故,人為設計的流行病也被認為是對人類的一種可能威脅,但是目前沒有證據表明兩者發生過。

在野生蝙蝠身上發現了許多類似的病毒,其中包括covid-19病毒的近親——SARS和MERS病毒。covid-19病毒的基因組已被測序。如果它是人類設計的,譬如說它的基因被人為篡改了,插入了別的基因序列,那我們應該能發現插入基因的痕跡。但我們現在知道,當前在人類中傳播的covid-19病毒與蝙蝠攜帶的該病毒「版本」,差異很小,而且差異之處的分布相當隨機。我們完全有理由相信,covid-19病毒是從蝙蝠攜帶的「原版」病毒進化來的,而不是人為設計的。

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