針對新冠病毒SARS-CoV-2/COVID-19,Science期刊最新研究進展一覽...

2020-12-12 生物谷

2020年6月28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Science期刊上發表的2019-nCoV/COVID-19研究進行一番梳理,以饗讀者。

1.兩篇Science論文指出在恆河猴中,DNA疫苗可預防SARS-CoV-2感染,而且之前的感染可預防再次感染
doi:10.1126/science.abc6284; doi:10.1126/science.abc4776

全球有近500萬例確診病例,有30多萬人死於COVID-19,但對導致這種疾病的SARS-CoV-2病毒仍有許多未知數。兩個關鍵問題是疫苗是否能夠預防新型冠狀病毒SARS-CoV-2感染,以及已經從COVID-19中恢復過來的人是否能夠避免再次感染。由美國貝斯以色列女執事醫療中心(BIDMC)的研究人員領導的兩項新的研究為解答這些問題提供了新的啟示。相關研究結果於2020年5月20日在線發表在Science期刊上,論文標題分別為「DNA vaccine protection against SARS-CoV-2 in rhesus macaques」和「SARS-CoV-2 infection protects against rechallenge in rhesus macaques」。


在第一項研究中,這些研究人員證實六種候選

DNA疫苗

在恆河猴中誘導出中和抗體反應,並可預防它們感染SARS-CoV-2。Barouch及其同事們在1月中旬中國科學家發布病毒基因組時,就開始研製COVID-19疫苗,開發了一系列表達刺突蛋白變體的候選DNA疫苗,其中,刺突蛋白是新型冠狀病毒SARS-CoV-2的關鍵抗體靶點。這些疫苗旨在訓練人體的免疫系統在接觸病毒後迅速識別它並作出反應。

為了評估這些疫苗的療效,這些研究人員對25隻成年恆河猴進行了研究性DNA疫苗免疫接種,另外10隻恆河猴接受了模擬對照(sham control)接種。接種過疫苗的恆河猴產生了抗病毒的中和抗體。在加強疫苗接種三周後,所有35隻恆河猴都暴露於病毒中。隨訪測試顯示,與對照組相比,接種疫苗的恆河猴的病毒載量顯著降低。在25隻接種疫苗的恆河猴中,有8隻恆河猴在暴露於病毒中後的任何一個時間點上都沒有表現出可檢測到的病毒,剩下的17隻具有較低的病毒水平。此外,較高的抗體水平與較低的病毒載量有關,這表明中和抗體可能作為保護的一個相關因素,並可能被證明是臨床測試SARS-CoV-2疫苗的一個基準。

在第二項研究中,這些研究人員證實,從COVID-19中恢復的恆河猴會產生天然的保護性免疫力,防止再次感染。Barouch說,「從許多病毒感染中恢復過來的個體通常會產生抗體,這些抗體可以防止再次感染,但並不是所有的病毒感染都會產生這種天然的保護性免疫力。」

這些研究人員將9隻成年恆河猴暴露於SARS-CoV-2病毒中後,隨著這些恆河猴的恢復,對它們的病毒水平進行了監測。這9隻動物都恢復了,並產生了抗病毒的抗體。在初次感染後一個多月後,他們讓這些恆河猴再次暴露在病毒中。在第二次暴露後,它們近乎完全預防這種病毒的再次感染。這些數據表明這種動物模型在初次感染後對COVID-19具有天然的保護性免疫力。

2.Science:氣候的局部變化不太可能導致早期的COVID-19大流行
doi:10.1126/science.abc2535

在一項新的研究中,來自美國普林斯頓大學的研究人員發現氣候的局部變化不太可能主導COVID-19的第一波疫情。他們發現大量的人仍然容易受到導致COVID-19疫情的新型冠狀病毒SARS-CoV-2毒株的影響,而且這種病原體的傳播速度意味著氣候條件只可能對目前的感染率產生影響。相關研究結果於2020年5月18日在線發表在Science期刊上,論文標題為「Susceptible supply limits the role of climate in the early SARS-CoV-2 pandemic」。

論文第一作者兼論文通訊作者、普林斯頓大學普林斯頓環境研究所博士後研究助理Rachel Baker說,「我們預測更溫暖或更潮溼的氣候不會在COVID-19疫情的早期階段減緩這種病毒的傳播速度。我們確實觀察到氣候對COVID-19疫情的規模和時間有一定的影響,但是總地來說,由於人群中有如此多人存在易感性,無論氣候條件如何,這種病毒都會迅速傳播。」

Baker說,這種病毒在巴西、厄瓜多、澳大利亞和其他熱帶和南半球國家的迅速傳播---這種病毒在夏季開始流行的地方---表明較暖的環境確實無助於阻止COVID-19疫情。

3.Science:定量確定不同的幹預措施對COVID-19病例數量的影響
doi:10.1126/science.abb789

在一項新的研究中,來自德國馬克斯-普朗克動力學與自組織研究所和哥廷根大學的研究人員如今成功地分析了與過去的遏制措施有關的德國COVID-19病例數量,並得出了未來幾周的情況。他們的計算機模型還可以為其他國家採取幹預措施的有效性提供新的見解。相關研究結果於2020年5月15日在線發表在Science期刊上,論文標題為「Inferring change points in the spread of COVID-19 reveals the effectiveness of interventions」。

圖片來自Science, 2020, doi:10.1126/science.abb789。

目前,許多人都在關注最近幾周內遏制疫情的幹預措施效果如何,以及未來幾周事態將如何發展。馬克斯-普朗克動力學與自組織研究所的科學家們一直在研究這些問題。他們從3月中旬開始,就與哥廷根大學的科學家們一起,對德國的新冠病毒疫情過程進行了模擬。在他們的模型計算中,這些研究人員將3月份逐漸增加的公共生活限制與COVID-19病例數的發展聯繫起來。特別是,他們研究了3月份的三套幹預措施的影響:3月8日左右取消大型公共活動,3月16日關閉教育機構和許多商店,3月22日大範圍的禁止接觸。

為此,這些研究人員將COVID-19新感染的時間過程數據與流行病學動力學模型相結合,分析了迄今為止的疫情發展過程,並對未來的情景進行了研究。根據計算機模型,一攬子遏制措施最初減緩了COVID-19的傳播速度,最終阻止了可怕的指數式增長。論文通訊作者、馬克斯-普朗克動力學與自組織研究所小組負責人Viola Priesemann說,「我們的分析清楚地顯示了各種幹預措施的效果,這些幹預措施最終共同導致了強烈的趨勢逆轉。因此,我們的模型計算向我們展示了與幹預措施密切相關的人們行為變化的整體影響。」

在這項新的研究中,這些研究人員並不只考慮到德國。論文共同第一作者Jonas Dehning說,「從一開始,我們就設計出了我們的計算機模型,以便它可以適用於其他國家和地區。我們的分析工具可以在GitHub上免費提供,並且已經被世界各地的研究人員使用和進一步開發。」目前,這些研究人員正在努力將這種模型應用到歐洲國家。特別重要的是,找出不同國家採取的幹預措施的不同時間點,這可以讓我們對各種幹預措施的有效性得出結論。

4.Science:法國僅有4.4%的人感染了SARS-CoV-2病毒,遠低於群體免疫所需達到的水平
doi:10.1126/science.abc3517

在一項新的研究中,來自法國、英國和美國的研究人員發現法國僅有4.4%的人感染了SARS-CoV-2病毒,這一比例遠遠低於群體免疫(herd immunity)所需的比例。相關研究結果於2020年5月13日在線發表在Science期刊上,論文標題為「Estimating the burden of SARS-CoV-2 in France」。在這篇論文中,他們描述了他們對法國醫院和監測數據的研究以及由此取得的研究結果。

隨著COVID-19大流行病繼續在全球範圍內蔓延,許多國家已經開始努力解決何時放鬆為了減緩COVID-19傳播而採取的封鎖限制的問題。實施這類限制措施是為了「拉平疫情增長曲線」,以防止醫院和其他醫療機構超負荷運轉。但是這類限制措施導致了經濟問題--企業倒閉、裁員和銷售放緩,從而讓許多國家陷入了經濟衰退。鑑於醫學家們提醒道,疫苗甚至有效治療這種疾病的藥物可能要等一年或更久的時間,因此世界各國領導人面臨著要求現在就取消限制的壓力,而且許多領導人已經軟化了態度。5月11日,法國取消了許多限制,允許人們重返工作崗位,儘管採取了新的規定,比如社交距離(social distancing)等。

在包括法國在內的國家開始取消限制的同時,醫學科學家們也開始發聲,指出如果過快取消限制可能帶來的問題。他們指出,在沒有疫苗的情況下,擺脫大流行的唯一途徑是通過群體免疫,即有足夠多的人攜帶抗體,病毒就會自行銷毀(假設攜帶抗體的人確實具有免疫能力)。大多數科學家都認為,當大約65%到75%的人群被感染時,就會出現群體免疫。在這項新的研究中,這些研究人員發現,法國離群體免疫還差得很遠,因此,隨著限制措施的放鬆,很可能面臨著第二波感染。

5.全文編譯!我國科學家發表Science論文,發現兩種非競爭性人類中和抗體可阻斷SARS-CoV-2病毒結合人ACE2受體
doi:10.1126/science.abc2241

SARS-CoV-2病毒屬於β冠狀病毒屬,β冠狀病毒屬包括5種能夠感染人類的病原體。在這5種病原體中,SARS-CoV和中東呼吸症候群冠狀病毒(MERS-CoV)是兩種高致病性冠狀病毒。與其他冠狀病毒一樣,位於SARS-CoV-2病毒表面上的刺突糖蛋白(S蛋白)同源三聚體在受體結合和病毒進入中起著至關重要的作用。S蛋白是一種I類融合蛋白---每個S蛋白原體由S1和S2結構域組成,受體結合結構域(RBD)位於S1結構域上。先前的研究顯示,與SARS-CoV類似的是,SARS-CoV-2也利用人ACE2(hACE2)受體進入細胞。科學家們已經發現了許多靶向SARS-CoV或MERS-CoV RBD的中和抗體。因此,篩選出靶向SARS-CoV-2 RBD的中和抗體是當務之急。

對SARS-CoV-2病毒特異性中和抗體進行表徵。

在一項新的研究中,來自中國科學院、中國科學院大學、首都醫科大學、中國科學技術大學、深圳市第三人民醫院、中國農業大學、山西高等創新研究院、中國疾病預防控制中心和中國食品藥品檢定研究院的研究人員表達了SARS-CoV-2 RBD蛋白作為誘餌,從COVID-19患者外周血單核細胞(PBMC)中分離出特異性的記憶B細胞。編碼抗體重鏈和輕鏈的可變區分別從不同的B細胞中擴增出來,然後與抗體恆定區一起被克隆到pCAGGS質粒

載體

中,以產生IgG1抗體。相關研究結果於2020年5月13日在線發表在Science期刊上,論文標題為「A noncompeting pair of human neutralizing antibodies block COVID-19 virus binding to its receptor ACE2」。

6.Science:專家們概述了SARS-CoV-2疫苗研發計劃
doi:10.1126/science.abc5312

近日,Science雜誌發表了一篇觀點文章,作者提出將需要前所未有的合作和資源來研究和開發安全有效的COVID-19疫苗,以數十億劑的規模生產和交付給全球人民。

疫苗開發通常需要數年時間。為了加快這一進程,福瑞德•哈金森癌症研究中心(Fred Hutchinson Cancer Research Center)的Larry Corey博士和美國國立衛生研究院的專家們提出了一種設想,即創建一種協調和有效的方法來生產COVID-19疫苗。

在這篇觀點文章中,Corey和合著者Anthony Fauci博士、John Mascola博士以及Francis Collins博士分享了他們將產業界、政府和學術界聯合起來以滿足這一迫切需求的計劃。Fauci博士是美國國立衛生研究院(NIH)下屬的美國國家過敏症和傳染病研究所的所長。

Mascola博士是NIAID疫苗研究中心的主任,Collins博士是NIH的主任。 "我們正在經歷一系列前所未有的事件,這種疾病已經在全球範圍內傳播,在短時間內感染的人數比現代任何其他感染都要多,"Fred Hutch的前任總裁兼主任、疫苗和傳染病部門的教授Corey說。"為了克服我們面前的挑戰,我們每個人都需要做到最好。新型冠狀病毒疫苗的研發需要創造力、合作和承諾,以儘快拯救儘可能多的生命。"

7.Science展望:如何快速開發COVID-19疫苗?應該注意什麼?
doi:10.1126/science.abb8923

快速開發預防COVID-19的疫苗是一項全球當務之急,確定利害關係和潛在障礙至關重要,因為監管和醫療決策是基於利益制定的:也就是風險計算。通過建立群體免疫可以降低大流行性傳播病毒的能力,而一個關鍵的問題在於通過開發有效的疫苗或者接下來幾年反覆感染達到60%~70%的人被感染是否可以防止SARS-CoV-2的傳播。由於人類還是首次接觸SARS-CoV-2,所以重複流行的後果將是高得令人無法接受的死亡率、嚴重的經濟破壞和對我們生活方式的重大調整。因此,開發一種有效疫苗的好處是非常大的,如果能夠及時部署以防止重複或持續的流行,好處就更大。

疫苗開發通常以數十年為單位,因此在2020年底甚至2021年之前獲得可大規模分發的批准疫苗將是前所未有的。然而,新的製造平臺、基於結構的抗原設計、計算生物學、蛋白質工程和基因合成為現在快速和精確地製造疫苗提供了工具。抗病毒疫苗可分為兩大類。基於基因的疫苗傳遞編碼宿主細胞產生的蛋白質抗原的基因序列。這些疫苗包括活病毒疫苗、重組疫苗

載體

或核酸疫苗。以蛋白質為基礎的疫苗包括全滅活病毒、單個病毒蛋白質或子域,或以顆粒形式組裝的病毒蛋白質,所有這些都是在體外製造的。重組疫苗

載體

和核酸疫苗最適合快速生產,因為它們更容易適應平臺生產技術,其中上遊供應鏈和下遊流程對於每個產品都是相同的。通過了解疫苗抗原的原子結構和疫苗中保存的目標抗原表位,可以達到精確抗原遞送。

對於任何打算產生抗體介導免疫的疫苗來說,提供構象正確的蛋白質都是至關重要的。CoV刺突蛋白展示在病毒表面並幫助病毒進行入侵。它通過進行大規模重組來完成這一過程,這種重組將病毒和細胞膜拉在一起並融合它們。因此,刺突蛋白是一種動態亞穩態蛋白,主要有兩種構象狀態:融合前和融合後構象。展示這種抗原,使其保持原始的原生融合前刺突蛋白的表面輪廓和化學性質,將保留高質量中和抗體反應所需的抗原表位。疫苗的配方和遞送也可以影響T細胞的功能和反應模式。基於基因的疫苗可誘導CD8+ T細胞,同時產生CD4+ T輔助性1型細胞免疫應答,具有良好的抗病毒特性。佐劑不僅可用於提高蛋白質疫苗引起的抗體反應的強度和持久性,還可影響T細胞來源的細胞因子模式,從而調節免疫反應。

安全性是為健康人群接種疫苗的首要目標,接種疫苗有可能使隨後的SARS-CoV-2感染更加嚴重。這種情況以前也發生過。以前有兩種不同的綜合症與接種疫苗增強的疾病有關。一個是抗體依賴的增強反應(ADE),另一種是疫苗增強的呼吸道疾病(VAERD), ADE是一個Fc(抗體的尾端)介導增強反應,通常與蟲媒病毒感染相關,如登革熱病毒(3)。ADE的機制設計病毒抗體複合物對表達FcR的細胞的結合能力增強,這會促進病毒進入細胞。當疫苗誘導的抗體由於濃度或親和力不足或特異性錯誤而不能有效中和病毒時,更有可能發生這種情況。

8.Science展望:COVID-19藥物的快速再利用
doi:10.1126/science.abb9332

冠狀病毒生命周期涉及大量的潛在通路的步驟,包括進入宿主細胞的內吞作用(涉及血管緊張素轉換酶2 (ACE2)和跨膜蛋白酶絲氨酸(TMPRSS2)]、RNA複製和轉錄(涉及解旋酶和依賴RNA的RNA聚合酶(RdRp)]、翻譯和蛋白水解處理過程(涉及胰凝乳蛋白酶樣和木瓜蛋白酶樣蛋白酶)、病毒粒子的組裝以及新病毒的釋放過程等。除了病毒編碼的靶點外,許多宿主靶點對於病毒複製和疾病進展都是必不可少的。

SARS-CoV-2的細胞受體是ACE2。重組人ACE2 (rhACE2,或APN01)目前正在開發中,用於治療急性肺損傷和肺動脈高壓,並在健康志願者的一期試驗中證明了良好的耐受性。rhACE2已被證明可以顯著減少病毒進入人類細胞衍生的器官,可能是作為病毒結合的誘餌。這為正在調查用APN01阻斷病毒進入COVID-19患者的臨床試驗提供了支持。成功的病毒進入需要蛋白水解處理病毒的刺突糖蛋白(S蛋白),可由TMPRSS2進行。TMPRSS2抑制劑卡莫司他(camostat)在日本被批准用於治療慢性胰腺炎術後胃返流,一般耐受性良好,偶見罕見的嚴重副作用。卡莫司他和相關的萘莫司他(nafamostat)都可以阻止在表達TMPRSS2的人類細胞中SARS-CoV-2的複製。卡莫司他已被證明可以在小鼠模型中阻斷SARS-CoV-2感染。因此,有充分的理由支持這些藥物用於COVID-19的

臨床試驗

,這些試驗已經在荷蘭和德國啟動。

冠狀病毒利用內溶酶體途徑在脫殼前進入細胞。氯喹(CQ)和羥基氯喹(HCQ)是影響體內功能和阻斷自噬體-溶酶體融合的抗瘧藥物。這兩種藥物已被證明可以在細胞模型中抑制SARS-CoV-2複製。阿奇黴素(Azithromycin, AZ)是一種廣泛使用的廣譜

抗生素

,它還能阻止自噬小體在人類細胞中的清除以及寨卡病毒和流感病毒在體外在人類細胞中的複製。COVID-19患者HCQ小範圍隨機試驗的初步結果顯示,病人恢復的時間縮短了。一項小型的開放標籤試驗表明,與單獨接受HCQ和AZ聯合治療的COVID-19患者相比,HCQ和AZ聯合治療的患者的病毒載量降低了,儘管這項研究由於從研究分析中剔除了幾個受試者而受到嚴厲批評。這些產生假設的研究已經證明,在美國緊急批准使用它們治療COVID-19是合理的,這兩種藥物在美國都被廣泛使用。

然而,HCQ和AZ都有潛在的心臟毒性(QT延長,可導致致命的心律失常),而且HCQ對眼睛也有潛在的負面影響。如果這些藥物要成為治療COVID-19的標準,了解風險-效益比是至關重要的。在美國和歐洲進行的幾項事後分析表明,對COVID-19患者進行HCQ單藥治療最多只能獲得有限的益處;一項針對美國退伍軍人的大型事後分析顯示,HCQ對病人有傷害。鑑於這一機制的基本原理,但缺乏設計良好的臨床研究和藥物誘導毒性的潛力,有必要進行對照、隨機試驗,以測試這些藥物對COVID-19患者的療效和安全性。

9.Science:如今可依照合乎倫理的方式開展COVID-19疫苗人體試驗
doi:10.1126/science.abc1076

在美國西北大學生物倫理學家Seema Shah的領導下,一個專家小組在Science期刊上發表了一篇標題為「Ethics of controlled human infection to study COVID-19」的政策論壇論文,他們認為可以以合乎倫理的方式在人類志願者身上測試可能的COVID-19疫苗。這類測試將涉及在疫苗接種後讓志願者接觸病毒,以觀察是疫苗否能預防感染。

SARS-CoV-2(之前稱為2019-nCoV)的透射電鏡圖,圖片來自NIAID RML。

數百年來,醫學科學家一直在進行受控人類感染(controlled human infection, CHI)研究,也被稱為人類挑戰試驗(human challenge trials),作為減緩或阻止疾病傳播的努力的一部分。然而,在大多數情況下,人們對對之前病原體威脅的了解比對SARS-CoV-2的了解還要多,這表明此時啟動針對COVID-19的CHI研究可能涉及到倫理問題。在他們的論文中,Shah和她的同事們認為,現在可以以合乎倫理的方式進行CHI研究,而且由於疫情的嚴重性,這樣做是合理的。他們提出的框架首先承認這樣的研究可能帶來的社會價值,這將大大加快COVID-19疫苗的開發。他們指出,如果沒有疫苗,未來數月和數年內將有數十萬人死亡---如果有疫苗的話,這些人本來是可以得到拯救的。這個專家小組還建議,以倫理的方式進行此類研究,需要由世界衛生組織等受人尊敬的機構進行協調和監督。

這個專家小組還建議,志願者應從不會出現較嚴重的疾病症狀的低風險群體中挑選,沒有基礎疾病的年輕、健康的成年人是很好的候選者。他們還建議對此類測試的地點進行仔細選擇。如果志願者出現更嚴重的症狀,這些地點不僅需要為他們提供最好的護理,而且還應該有能力通過建立一個不被其他患者擠佔的環境來保護衛生工作者。

10.Science全文編譯:全球首個!中國團隊發布新冠疫苗動物實驗研究結果
doi:10.1126/science.abc1932

為了構建用於SARS-CoV-2候選疫苗開發的臨床前體外中和模型和挑戰模型,在一項新的研究中,來自中國醫學科學院醫學實驗動物研究所、浙江省疾病預防控制中心、科興控股生物技術有限公司、中國科學院生物物理研究所、中國食品藥品檢定研究院和中國疾病預防控制中心傳染病預防控制所等研究機構的研究人員從11名住院患者(包括5名重症監護患者)---5名來自中國、3名來自義大利、1名來自瑞士、1名來自英國和1名來自西班牙---的支氣管肺泡灌洗液(BALF)樣本中分離出SARS-CoV-2毒株。這些患者在最近的疫情爆發期間感染了SARS-CoV-2。這11份樣本含有的SARS-CoV-2毒株在利用所有可用序列構建的系統發育樹上廣泛分布,在一定程度上代表了傳播的SARS-CoV-2毒株。

相關研究結果於2020年5月6日在線發表在Science期刊上,論文標題為「Rapid development of an inactivated vaccine candidate for SARS-CoV-2」。

目前COVID19的嚴重流行,以及全球死亡人數急劇增加,使得迫切需要開發一種SARS-CoV-2疫苗。在臨床前研究和

臨床試驗

這兩個階段的疫苗開發中,安全性和有效性是至關重要的。雖然現在確定研究SARS-CoV-2感染的最佳動物模型還為時過早,但在SARS-CoV-2感染後出現COVID-19樣症狀的恆河猴似乎是研究這種疾病的有前景的動物模型。這些研究人員在這項新的研究中為PiCoVacc疫苗在恆河猴中的安全性提供了證據;並且在研究中沒有觀察到感染增強或免疫病理加重。這些數據還證明,在恆河猴中接種每劑量6μg的PiCoVacc疫苗對隨後的SARS-CoV-2挑戰有完全的保護作用。

總之,這些研究結果為SARS-CoV-2疫苗的臨床開發提供了一條道路。PiCoVacc疫苗以及其他SARS-CoV-2候選疫苗的第I、II、III期

臨床試驗

預計將於今年晚些時候開始。

11.Science:新研究表明COVID症狀追蹤應用程式在應對病毒疫情中大有可為
doi:10.1126/science.abc0473

在一項新的研究中,一個在

大數據

研究和流行病學方面有專長的科學家聯盟開發出一款COVID症狀追蹤應用程式(App),旨在快速收集信息,幫助應對正在發生的COVID-19大流行病。在美國和美國,有250萬多人較早地使用了這款

app

,這為醫生、科學家和政府官員提供 了關於COVID-19的寶貴數據,以便更好地抗擊病毒疫情。相關研究結果於2020年5月5日在線發表在Science期刊上,論文標題為「Rapid implementation of mobile technology for real-time epidemiology of COVID-19」。

圖片來自Science, 2020, doi:10.1126/science.abc0473。

論文通訊作者、麻省總醫院(MGH)癌症中心癌症流行病學主任Andrew T. Chan博士說,「這款App每天都會收集社區中的個人信息,包括他們是否感覺良好,如果不舒服,他們的具體症狀是什麼,以及他們是否接受過COVID-19檢測。」這款

app

旨在深入了解關於COVID-19 的熱點地區在哪裡以及需要注意的新症狀,它可能作為一種有用的規劃工具,為自我隔離提供指導方針方面的信息,確定需要增加呼吸機和擴大醫院容量的地區,並提供實時數據,為未來的疫情爆發做好準備。

這款稱為COVID症狀追蹤應用程式(COVID Symptom Tracker)的

app

於3月24日在英國推出,3月29日在美國上市。自推出以來,已經有超過300萬人使用過它。

12.Science:對SARS-CoV-2 S刺突蛋白進行位點特異性的聚糖分析
doi:10.1126/science.abb9983

β冠狀病毒成員SARS-CoV-2---一種導致COVID-19的病原體---的出現對全球人類健康構成了重大威脅。疫苗開發的重點是體液免疫反應的主要靶點--介導細胞進入和膜融合的刺突(S)糖蛋白。SARS-CoV-2 S基因編碼每個原體上的22個N連接聚糖序列子(N-linked glycan sequon),這些聚糖序列子可能在蛋白質摺疊和免疫逃避中發揮作用。在一項新的研究中,通過使用一種位點特異性的質譜方法,Yasunori Watanabe等人揭示了重組SARS-CoV-2 S免疫原上的聚糖結構。這種分析使得能夠繪製這種病毒的三聚體S蛋白的聚糖加工狀態圖。這些作者展示了SARS-CoV-2 S聚糖與典型的宿主聚糖加工的不同,這可能對病毒病理生物學和疫苗設計有影響。

13.全文編譯!我國科學家從結構上揭示瑞德西韋抑制新冠病毒RNA依賴性RNA聚合酶機制
doi:10.1126/science.abc1560

SARS-CoV-2是一種正鏈RNA病毒。它的複製是由病毒非結構蛋白(nsp)的多亞基複製/轉錄複合物介導的。這種複合物的核心成分是RNA依賴性RNA聚合酶(RdRp)的催化亞基(nsp12)。nsp12本身幾乎沒有什麼活性,其功能需要包括nsp7和nsp8在內的輔助因子,這些輔助因子可以增加RdRp的模板結合和持續合成能力。RdRp也被提出是一類稱為核苷酸類似物的抗病毒藥物---包括瑞德西韋(remdesivir, 也稱為GS-5734)---的靶點,其中瑞德西韋是一種前體藥物,在細胞內可轉化為三磷酸形式的活性藥物。因此,RdRp一直是結構生物學研究的重點。科學家們已解析出nsp7、nsp8以及nsp12-nsp7-nsp8複合物的結構,並提供了RdRp複合物的整體結構。然而,由於沒有SARS-CoV-2 RdRp與RNA模板或核苷酸抑制劑所形成的複合物的結構,藥物發現工作受到阻礙。

在一項新的研究中,來自中國科學院、浙江大學、清華大學、北京協和醫院、無錫佰翱得生物科學有限公司、上海交通大學和浙江省免疫與炎症疾病重點實驗室的研究人員解析出SARS-CoV-2 RdRp複合物在apo形式(apo form)下以及與模板-引物RNA和抗病毒藥物瑞德西韋(Remdesivir)結合在一起時的兩種低溫電鏡結構。相關研究結果近期發表在Science期刊上,論文標題為「Structural basis for inhibition of the RNA-dependent RNA polymerase from SARS-CoV-2 by remdesivir」。

COVID-19大流行已經在全球範圍內造成了情感上的痛苦和經濟負擔。對病毒生命周期至關重要的酶,因其與宿主蛋白不同,是很好的抗病毒藥物靶點。在病毒酶中,RdRp是現有許多核苷酸類藥物的主要靶點。在這篇論文中,這些研究人員報導了SARS-CoV-2 RdRp複合物的apo形式以及與模板-引物RNA和活性形式的雷德西韋結合在一起時的結構。這些結構揭示了模板-引物RNA是如何被這種酶識別的,以及瑞德西韋如何抑制鏈的延伸。結構比較和序列比對表明,RdRp識別底物RNA和瑞德西韋抑制RdRp的模式在不同的RNA病毒中高度保守,這為設計基於核苷酸類似物的廣譜抗病毒藥物提供了基礎。此外,這些結構為現有的核苷酸類藥物(包括強效的EIDD-2801)的建模和修飾提供了一個堅實的模板。總之,這些觀察結果為設計更強效的抑制劑來對抗SARS-CoV-2的惡性感染提供了合理的基礎。

14.Science:新發現!SARS-CoV-2或會感染宿主腸道細胞並進行繁殖!
doi:10.1126/science.abc1669

近日,一項刊登在國際雜誌Science上的研究報告中,來自胡布勒支研究所等機構的科學家們通過研究發現,新型冠狀病毒SARS-CoV-2或會感染腸道細胞並在腸道細胞中複製。文章中,研究人員利用先進的人類腸道培養模型進行研究,在體外成功實現了SARS-CoV-2病毒的繁殖,同時監測了細胞對病毒的反應,這或許就能提供一種研究COVID-19的新型細胞培養模型,相關研究發現或能解釋研究者觀察到的結果,即大約三分之一的COVID-19患者會經歷腹瀉等胃腸道症狀,以及研究人員能在糞便樣本中檢測到病毒這一現象。

儘管呼吸道和胃腸道器官有著很大的差別,但也有一些關鍵相似之處,一個特別有趣的相似之處就是ACE2受體的存在,該受體是病毒進入宿主細胞的關鍵,腸道中布滿了ACE2受體,然而直到現在為止,研究人員並不清楚是否腸道細胞真的會被感染並且產生病毒顆粒。

這項研究中,研究人員向通過研究確定是否SARS-CoV-2能夠直接感染腸道中的細胞,如果的確是這樣的話,其就能夠在腸道細胞中複製,隨後研究者利用人類腸道類器官進行研究,即能在實驗室中生長的人類腸道微小版本;這些類器官中包含人類腸道內壁細胞,這就使其能夠成為調查SARS-CoV-2感染的非常有競爭力的模型之一。

當研究者將病毒添加到類器官中時,SARS-CoV-2就能夠快速感染類器官,病毒會進入到腸道類器官的亞群細胞中,而且隨著時間延續,被感染的細胞的數量也會不斷增加,利用一種名為電子顯微鏡的技術(能觀察並對細胞中的不同組分進行成像),研究人員發現,類器官細胞內外都存在病毒顆粒,由於疫情封鎖的原因,研究人員均在家中遠程研究並分析了受感染的類器官的虛擬切片。

隨後研究者利用RNA測序技術調查了腸道細胞對病毒的反應,研究結果表明,所謂的幹擾素刺激基因會被激活,這些基因已知能夠對抗病毒感染,後期研究中研究人員重點分析了這些基因,他們想通過相關研究結果來開發新型療法。此外,研究者還在不同狀況下培養了類器官,這些狀況會導致細胞中ACE2受體處於較高和較低的水平,讓研究人員驚訝的是,他們發現,在ACE2較高和較低水平下,病毒均能夠感染腸道細胞,相關研究結果或能幫助開發新方法來阻斷病毒進入宿主細胞。

15.Science:接觸方式的變化決定了中國COVID-19疫情的動態
doi:10.1126/science.abb8001

為了阻止2019年新型冠狀病毒病(COVID-19)的傳播,中國採取了密集的非藥物幹預措施。隨著這種疾病的傳播在其他國家加劇,年齡、接觸模式、社會隔離、感染易感性和COVID-19動態之間的相互作用仍不清楚。為了回答這些問題,來自中國復旦大學等研究機構的研究人員分析了武漢和上海在疫情發生前和疫情發生期間的接觸者調查數據以及湖南省的接觸者追蹤信息。在COVID-19的社會隔離期間,日常接觸減少了7~8倍,大部分互動僅限於家庭。這些作者發現,0~14歲兒童比15~64歲成年人更不容易感染SARS-CoV-2病毒(優勢比0.34,95%置信區間0.24~0.49),而65歲以上的人更容易感染(優勢比1.47,95%置信區間1.12~1.92)。基於這些數據,這些作者建立了一個傳播模型來研究社會隔離和學校關閉對疾病傳播的影響。這些作者發現,中國在疫情爆發期間實施的社會隔離就足以控制COVID-19。雖然主動關閉學校本身不能阻斷傳播,但可以將發病高峰降低40%~60%,從而延緩疫情的發生。(生物谷 Bioon.com)

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