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对2019新冠状病毒(COVID-19)的简要认识

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发表于 2020-2-2 09:27:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
流行性感冒病毒
https://baike.baidu.com/item/流行性感冒病毒/572547
流行性感冒病毒简称流感病毒。它分为甲(A)、乙(B)、丙(C)三型,近年来才发现的牛流感病毒将归为丁(D)型。流感病毒可引起人、禽、猪、马、蝙蝠等多种动物感染和发病,是人流感、禽流感、猪流感、马流感等人与动物疫病的病原。
这些疫病典型的临床症状是急性高热、全身疼痛、显著乏力和呼吸道症状。流感病毒主要通过空气中的飞沫、易感者与感染者之间的接触或与被污染物品的接触而传播。一般秋冬季节是其高发期。人流感主要是甲型流感病毒和乙型流感病毒引起的。甲型流感病毒经常发生抗原变异,可以进一步分为H1N1、H3N2、H5N1、H7N9等亚型(其中的H和N分别代表流感病毒两种表面糖蛋白)。流感病毒对外界抵抗力不强。动物流感病毒通常不感染人,人流感病毒通常不感染动物,但是猪比较例外。猪既可以感染人流感病毒,也可以感染禽流感病毒,但它们主要感染的还是猪流感病毒。少数动物流感病毒适应人后,可以引起人流感大流行。

冠状病毒在系统分类上属冠状病毒科(Coronaviridae)冠状病毒属(Coronavirus)。冠状病毒属的病毒是具外套膜(envelope)的正链单股RNA病毒,直径约80~120nm,其遗传物质是所有RNA病毒中最大的,感染人、鼠、猪、猫、犬、狼、鸡、牛、禽类脊椎动物。冠状病毒的一个变种是引起非典型肺炎的病原体,属于RNA病毒。冠状病毒最先是1937年从鸡身上分离出来,病毒颗粒的直径60~200nm,平均直径为100nm,呈球形或椭圆形,具有多形性。病毒有包膜,包膜上存在棘突,整个病毒像日冕,不同的冠状病毒的棘突有明显的差异。在冠状病毒感染细胞内有时可以见到管状的包涵体。

RNA病毒是病毒的一种,属于一级。 它们的遗传物质是核糖核酸(RNA ribonucleic acid)。通常其核酸是单链的(ssRNA single-stranded RNA),也有双链的(dsRNA double-stranded RNA).单链RNA病毒根据他们的翻译意义可分为正译、负译和双译的RNA病毒,正译的RNA病毒与mRNA相似,可以直接被核糖体翻译出蛋白质;负译RNA病毒则需要RNA聚合酶的作用,以自身为模板合成与自身互补的正译RNA,之后再以此RNA作为mRNA翻译蛋白质。
植物病毒,除少数例外(如花椰菜花叶病毒Caulif- lower mosaic virus),几乎都是RNA病毒。
常见的RNA病毒有:艾滋病病毒(为逆转录病毒),丙型肝炎病毒,乙型脑炎病毒,全部流感病毒,鼻病毒,脊髓灰质炎病毒,柯萨奇病毒,登革热病毒,轮状病毒,烟草花叶病毒,SARS 病毒,MERS病毒,COVID-19病毒,埃博拉病毒(Ebola virus),马尔堡病毒,一小部分噬菌体(大部分噬菌体都是DNA病毒)等。
在入侵机制方面,据《中国科学报》日前报道,中科院的科学家已经发现新型冠状病毒入侵时的细胞受体跟SARS-CoV( SARS冠状病毒,编者注)受体一样,都是ACE2。
现在,初步还发现新病毒跟受体的结合力比SARS-CoV略强一些,科学家正在研究新型冠状病毒与不同物种来源的ACE2分子的结合能力,探索病毒传播时可能利用的中间宿主。
对2019新冠状病毒(COVID-19)的简要认识
https://www.jianshu.com/p/85058a35f4a5
liuyueping
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2020.01.28 15:00:19
字数 2,505
阅读 230
步步为赢投资QQ群的群主老骀问:你是学生物学的,病毒是不是需要宿主才能生存,没有宿主则只能存活数秒或一、二十秒?而病菌因有细胞壁,则可以自我生存数小时或数天?冠状病毒在没有宿主的情况下,只能生存一二十秒?
既然群主出了题,我就用仅有的一点三脚猫的功夫来回答一下。
一、什么是病毒?
病毒是一类结构很简单的生物,只有一个很小的 DNA(脱氧核糖核酸)或 RNA(核糖核酸),加一个简单的蛋白质外壳,必须在活细胞内寄生并以复制方式增殖的没有细胞结构的生物。
可以简单理解为病毒就是以核酸为载体的一段携带遗传信息的代码。
病毒早期叫“滤过性病毒”,是俄罗斯的伊万诺夫斯基在19世纪在寻找烟叶的一种传染病病原的时候发现的。他把病叶磨碎,过滤,希望从里面分离出致病细菌,结果滤掉了所有显微镜能看到的东西包括细菌,得到的液体还能使烟叶致病。所以把这种看不见的病原体称为“滤过性病毒”。意思是它能通过能够过滤细菌的过滤器,所以它一定比细菌小得多。
二、病毒的生命活动特点
1、因为病毒的结构简单到没有自己的代谢机构,没有酶系统,自己不能完成复制增值在内的所有新陈代谢,病毒完全依赖宿主细胞的能量和代谢系统,获取生命活动所需的物质和能量,所以病毒不能独立生活,只能寄生在其他生物的活细胞里,靠寄主细胞帮它完成复制方式增殖;
2、一旦离开宿主细胞,病毒包括复制在内所有新陈代谢就停止,就变成了没有任何生命活动、也不能独立自我繁殖(复制)的的大分子结晶体。在存活期内,遇到宿主细胞它会通过吸附、进入、复制、转录、装配、释放子代病毒而显示典型的生命体特征。
3、病毒结晶体的存活时间有多长?
大多数病毒耐冷不耐热,对热不稳定。55—60℃,通常在数分钟内,病毒的衣壳蛋白就会发生变性,使病毒失去感染能力。这可能是因为此时的病毒已失去了对正常细胞的吸附能力和或脱衣能力。
大多数病毒的半寿期在温度60℃以秒计,37℃以分钟计,20℃以小时计,4℃以天计,—70℃以月计,-196℃以年计。即使是在哺乳动物的正常体温(37-38.5℃)下,也可能使某些病毒灭活。冠状病毒对体温40℃的蝙蝠并不致病,蝙蝠在飞行过程中会产生大量热量使得体温升高,类似“发烧”,可抑制病毒的复制,也有人认为,蝙蝠进化出特殊的免疫机制,能抑制机体炎症反应,以保证免疫系统不对病毒入侵采取过激反应,既不让病毒太嚣张,也不对病毒赶尽杀绝,力求与病毒和平相处。2003年的非典(SARS)在4月份后突然消失,普遍认为气温转暖是重要原因。
离开寄主细胞后,不同病毒对外界环境的抵抗力也有差异,离开人体后,有些常温下在血液或分泌物内只能生存数小时至数天。
三、对2019新冠状病毒COVID-19的认识
2019新型冠状病毒,因2019年武汉病毒性肺炎病例而被发现,2020年1月12日被世界卫生组织命名“2019-nCoV”。日内瓦时间2月11日,世卫组织在日内瓦召开发布会,宣布将新型冠状病毒正式命名为COVID-19, 此英文缩写象征着2019年发现的冠状病毒疾病。世卫组织总干事谭德塞表示,选择这一名称,是为了避免将此病毒与地域、动物或个人所关联,消除歧视。日内瓦时间3月11日,世卫组织宣布,新冠肺炎疫情具有全球大流行的特征,这是首个冠状病毒传播引发的全球大流行。日内瓦时间2020年1月30日,世卫组织发布COVID-19新型冠状病毒感染肺炎疫情为国际关注的突发公共卫生事件PHEIC,强调不建议实施旅行和贸易限制,并再次高度肯定中方的防控举措。冠状病毒是一个大型病毒家族,冠状病毒原来主要在动物与人中引起呼吸道和肠道感染,临床表现并不严重,仅在免疫力低下人群中发生感染。直到2002-2003年,出现现冠状病毒引起人-人间传播的肺炎,称为严重急性呼吸道综合症(SARS),以及2012年的中东呼吸综合征(MERS),引起了全球关注。

冠状病毒结构模式图
目前已经研究清楚,2019新型冠状病毒(COVID-19),基因组为线性单链的RNA病毒。COVID-19的主要成分是蝙蝠冠状病毒,但是病毒表面用来入侵细胞的尖刺蛋白,被替换(同源重组)成了一种新的尖刺蛋白。数据库里面没有对应这种尖刺蛋白的病毒,是来自一个未知的病毒。COVID-19靠ACE2感染细胞,ACE2应该会是药物研发重点。ACE2就是血管紧张素转换酶2,位于下呼吸道,也就是远离咽部的下呼吸道。COVID-19 病毒理论上吸附侵染下呼吸道,引起肺炎。http://www.medsci.cn/article/show_article.do?id=1c4b18693164
冠状病毒作为RNA病毒,特点是进化快,RNA相比DNA更不稳定,所以复制出错的概率更高。遗传学上有两个基本观点,一是变异是不定向的,就冠状病毒而言,意思是变异是没有方向的,究竟是变异为毒性更强的病毒还是变异为毒性更弱的病毒是随机的,二是变异一般都是有害的,所以我们都知道不要接触到可能让自己发生基因突变的物理(X射线)化学因素(甲醛等),因为发生有害变异可能性比发生有利变异的可能性要大的多。注意这里的有害是对病毒自身而言是有害的,对病毒是有害的,对寄主而言这种变异就是有利的。
所以冠状病毒变异快,它也可能很快就把自己变异、进化没了,这就是为什么当年SARS只有一次爆发,后来就没有再出现的原因。但事物都是一分为二的,有利就必有弊,RNA病毒变异快,就很难针对它研发制造疫苗,因为疫苗研发好了,病毒的基因已经有了很大的变化。就像流感疫苗,只能针对现在流行的流感起作用,下一次的流感袭来,已经是新的一种流感,原来的流感疫苗不再起作用。
四、对新冠状病毒疫情的预判
病毒最大的软肋就是不能脱离活细胞而独立生活,大多数人不具备基本的生物学知识,所以发生病毒性传染病时恐惧有余而理性不足。像非典期间把订阅的从北京寄过来的报刊烧掉就是缺乏常识而过于恐惧的结果。现在新冠状病毒疫情发生初期,大多数人的反应是恐惧过度,理性冷静不足。
从病毒和生命科学常识的角度来说,有两点对这次疫情的未来危害和持续时间预判比较乐观,一是新冠状病毒脱离寄主细胞后的存活时间和对温度的敏感性,二是RNA病毒变异快,一段时间后可能就把自己变没了。
对新冠状病毒疫情的初步判断:大概有几种可能性,一是,冠状病毒变异毒性更强,从前面的常识推断,这种可能性很小,而且高毒高致病性变异对病毒而言也是有害的,寄主都不在了,病毒也活不成,这种变异很快会被自然选择淘汰掉,就像埃博拉病毒流行时间不会很长;二是变异为高流行性低致病性,就像现在的流感;三是,因为RNA病毒的高变异性特点,几个月后也就是今年4-5月随着气温的转暖,疫情就得到控制消失。现在我倾向于第三种可能性,但不排除出现第二种可能性。
五、对新冠状病毒的预防措施
新冠状病毒主要通过飞沫、接触进入呼吸道(有人认为包括飞沫进入眼睛)传播,所以,疫情发生时注意:
1,尽量不要到人流密集、空气不流通的地方;
2,养成用肥皂洗手的习惯,开启电梯时可以用手肘,不要直接用手指按,我自己是拿出钥匙来按;
3,到有潜在传染源的地方注意带口罩;
4,咳嗽时用袖子阻挡飞沫传播;
5,美国疾控中心(CDC)难得出了一个预防新型冠状病毒 (COVID-19) 中文版的指南。该指南对于普通人来说,具有非常重要的意义,简单易行,又具权威性,又很实用。建议大家去看看,网址如下:
https://www.cdc.gov/coronavirus/ ... spread-chinese.html
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 楼主| 发表于 2020-2-2 10:24:30 | 显示全部楼层
http://m.sohu.com/a/369879061_18 ... 5806100031657EP4hV0

感谢H君提供的资料,醋醋在美国《The Scientist》杂志官网上找到一条新闻《实验室制造的新型冠状病毒引发争论》,显示美国在2015年就在SARS基础上制造出一种新型冠状病毒,可引发人类高传染性肺炎,并发表在《自然》杂志上,科学界对该研究可能带给人类社会巨大风险展开争论。
The Scientist(生物学科学杂志)是一个致力于生命学科技研究的杂志,已经有25年以上的创刊历史,该杂志一直致力于研究生命科学、为科研人员提供最新的研究动态,科研成果发布等多方面的报道。
以下是醋醋翻译的新闻,时间仓促,水平有限,诸多专业科学知识表达不准,难免错漏,还请读者朋友们一一指出,醋醋不胜感激!
实验室制造的新型冠状病毒引发争论
原文链接:
https://www.the-scientist.com/ne ... Ndd9YzYFAqV8S3Xw3L5
嵌合型SARS病毒(新型冠状病毒)的产生使科学家们讨论“获得功能研究”的风险。
2015年11月16日
杰夫·阿克斯特
拉尔夫·巴里克(Ralph Baric),北卡罗莱纳大学教堂山分校的传染病研究员,在2015年11月9日发表了一项研究报告,利用中华菊头蝠(马蹄蝠)中发现的SHC014冠状病毒表面蛋白,研究小组制造出一种新型冠状病毒,该病毒能让小鼠感染上SARS(非典肺炎)。研究小组发表在《自然》杂志医学版的研究结果显示,这种新型冠状病毒可以感染人类呼吸道细胞,并在小鼠身上引发疾病。
《自然》杂志报道,这一研究结果证明了SHC014表面蛋白结合和感染人类细胞的能力,证实了人们的担忧,即蝙蝠携带的冠状病毒可能无需中间宿主就能感染人类。他们引发了一场有关这项研究风险的争论,这项工作被称为“功能获得研究”。巴黎巴斯德研究所的病毒学家西蒙·韦恩·霍布森(Simon Wain Hobson)告诉《自然》杂志:“如果(新的)病毒逃走了,没有人能预测出它的轨迹。”
2013年10月,美国政府停止了所有为“功能获得研究”提供的联邦资金,尤其是对流感、SARS和中东呼吸综合征(MERS)的关注。
美国国家卫生研究院院长柯林斯(Francis Collins)当时在一份声明中说:“美国国家卫生研究院资助这类研究,是因为它们有助于界定人类病原体相互作用的基本性质,有助于评估新出现传染源的爆发潜力,并为公共卫生和防御工作提供信息。”
“然而,这些研究还涉及生物安全和生物防御风险,需要更好地评估这些风险。”巴里克对《自然》杂志说,他对SHC014新型冠状病毒的研究是在宣布暂停前开始的,国家卫生研究院允许它在审查过程中进行,并最终得出结论,这项工作不受新的限制影响。
但是一些研究人员,比如怀恩·霍布森(Wain-Hobson)不同意这个决定,争论归结为研究结果的信息量有多大。罗格斯大学的分子生物学家和生物防御专家理查德·埃布赖特(Richard Ebrigh)告诉《自然》杂志:“这项工作的唯一作用是在实验室里创造出一种新的非自然风险。”
但巴里克和其他人认可这项研究的重要性。 “(研究结果)将这种病毒从候选的新兴病原体转移到了明显的当前危险中,” 生态健康联盟(EcoHealth Alliance)总裁彼得·达萨克(Peter Daszak)告诉《自然》杂志,该联盟从全球新兴疾病热点地区的动物和人类中采集病毒。
该项研究发表在《自然》杂志医学版,以下是论文摘要翻译。

一个类似SARS的蝙蝠冠状病毒群显示感染人类的可能性
论文链接:https://www.nature.com/articles/nm.3985
摘要
严重急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV)和中东呼吸综合征(MERS-CoV)的出现,凸显了跨物种病毒传播事件在人类社会爆发的威胁。
在这里,我们研究了一种类似SARS病毒的SHC014病毒潜在致病性,该病毒目前在中华菊头蝠(马蹄蝠)种群中传播。利用SARS病毒的反向遗传学系统,我们产生并鉴定了一种新型冠状病毒,其在适应小鼠的SARS病毒主链中表达出SHC014病毒的刺针蛋白(spike)。结果表明,该新型冠状病毒能利用SARS的人类细胞受体,即血管紧张素转换酶II(ACE2)的多个同源基因,在人类呼吸道细胞中有效复制,并在体外获得与SARS传染性相当的效果。
此外,体内实验显示,新型冠状病毒在小鼠肺中的复制具有显著的发病机制。对现有的基于SARS的免疫治疗和预防方法的评估效果不佳;单克隆抗体和疫苗方法均未能中和与保护新的spike蛋白病毒感染。在此基础上,我们合成了一株具有感染性的全长SHC014重组病毒,并在体内外证明了该病毒强大的复制能力。我们的研究表明,目前在蝙蝠种群中传播的病毒有可能再次出现SARS潜在风险。
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 楼主| 发表于 2020-2-2 10:26:07 | 显示全部楼层
南大团队研究发现:金银花、绿茶能防控新型冠状病毒感染
2020-02-01 06:34
转自https://www.shobserver.com/baijiahao/html/205361.html

今天,记者从南京大学获悉,该校生命科学学院张辰宇教授团队的研究表明,金银花等植物中富含的microrna(mirna),有靶向和抑制新型冠状病毒的潜力,可用于新型冠状病毒的早期预防和治疗。
mirna是一类内生的、长度约为20-24个核苷酸的小核糖核酸,在细胞内具有多种重要的调节作用。mirna在不同的物种间高度保守,近年来陆续有研究认为mirna可以跨物种调控基因表达。
2012年,张辰宇教授在《细胞研究(cell research)》发表研究论文,首次发现食物中的外源植物mirna可以调控哺乳动物靶基因的表达,mirna可在人类和动物的血清和血浆中稳定存在。
2015年,张辰宇教授在《细胞研究(cell research)》再次发表研究论文,证明金银花在炮制后,一个编号为2911的植物mirna特别稳定,能在金银花汤剂中稳定存在,国内外的后续研究也显示了金银花mir2911具有广谱抑制水痘-带状疱疹病毒、肠道病毒等病毒的能力。
mir2911在94%的病毒的基因组上均具有结合位点;国内外的后续研究也分别在细胞水平或动物水平证明了mir2911具有广谱抑制水痘-带状疱疹病毒、肠道病毒、埃博拉病毒、寨卡病毒、非洲猪瘟病毒、中东呼吸热病毒及猪轮状病毒等多种病毒的能力。
在此次公布的武汉新型冠状病毒的基因组上,已经发现了179个可能的mir2911结合位点。
“金银花等植物中的mir2911是一个广谱的抗病毒成分,课题组现在正在做相关实验验证mir2911对新型冠状病毒的作用。”团队成员陈熹教授介绍,mir2911能够在金银花煎剂中稳定存在,并通过口服后在人体内直接抑制流感病毒的复制。之前的实验表明,黄柏、大青叶、中国绿茶中富含与金银花中相当浓度的mir2911。因此,金银花、黄柏、大青叶等有望用于新型冠状病毒的预防与早期治疗。
栏目主编:顾万全
本文作者:南报融媒体 谈洁
文字编辑:卢晓川
题图来源:视觉中国
图片编辑:徐佳敏
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 楼主| 发表于 2020-2-2 10:26:40 | 显示全部楼层
http://news.sina.com.cn/c/2020-02-01/doc-iimxyqvy9555254.shtml
红星深度
发布时间:2020-02-01 19:36成都商报社
2月1日,国家卫健委举行的新闻发布会上,对于中成药对于疫情防治的效果问题,国家卫健委相关负责人称,随着疫情的发展,国家卫生健康委和国家中医药管理局根据总结的疫情防控的经验,也专门印发了《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第四版)》,这版方案中对一般治疗、重症治疗所使用的中西药物都进行了比较详细的阐述。
在目前公布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第四版)》中,提到了医学观察期如果乏力伴肠胃不适,推荐中成药为藿香正气胶囊(丸、水、口服液,而乏力伴发热,推荐中成药为金花清感颗粒等。

那么,中成药、中药,在疫情防控阶段起到一个什么样的作用呢?2月1日,新型冠状病毒感染的肺炎疫情联防联控工作机制科研攻关专家组专家、中国工程院院士张伯礼接受红星新闻采访时表示,目前,采取中药对于新型冠状病毒感染肺炎的系统治疗刚刚开始,作用效果还需要进一步观察。而身体状况良好的人,没必要吃中药预防。
张伯礼特别指出,《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第四版)》中,尚没有双黄连。
张伯礼介绍,目前来看,没有证明哪种中药对于新型冠状病毒感染的肺炎有预防作用。他表示,对于身体状况良好的人来说,没有必要吃中药预防。
“中药是调理体质,它也不是治病毒的。把体质调节好了,让体质自己产生的抵抗力、免疫力去抗病毒。”
“把体质调好的就是最好的预防。”张伯礼告诉红星新闻记者,如果个人体质不好,想通过吃中药调节,也需找专业大夫根据个体情况给出相应的方案。

关于中医药对于新冠肺炎防治能起到什么作用?张伯礼此前在接受新华社采访时表示,“中医在减轻发热症状、控制病情进展、减少激素用量、减轻并发症等方面具有疗效。”他说,新型冠状病毒感染的肺炎是病毒感染和机体免疫状态博弈的结果。中医治疗往往不是着眼于病,而是调动机体自身的抗病能力,在改善临床症状、减少并发症、提高生活质量等方面具有独到优势。
对于近日来,不少科研机构宣布研究发现一些中成药可抑制新型冠状病毒。对此,张伯礼告诉红星新闻记者:“科学家做出成果,当然可以宣布了。但是它可能说我做的是实验,不是临床。” 张伯礼指出,公众应注意辨别。 “宣布的本意可能是好的,让大家有信心。”
红星新闻记者 赵倩 张炎良
编辑 潘莉
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 楼主| 发表于 2020-2-2 10:27:12 | 显示全部楼层
专家提醒:注意消化系统传播新型冠状病毒的风险
http://www.xinhuanet.com/politics/2020-02/02/c_1125520499.htm
2020-02-02 00:35:51 来源: 新华网

新华社武汉2月1日电(记者黎昌政、廖君)临床发现,部分新型冠状病毒感染者首发症状仅为腹泻,专家在感染者大便和肛拭子中已发现病毒核酸。专家提醒,应注意消化系统传播新型冠状病毒风险,做好相关防护。
最近,武汉大学人民医院基于临床新发现新型冠状病毒的一系列症候群,与中科院武汉病毒研究所持续开展相关观察研究。该院呼吸内科张旃副教授、消化内科安萍副教授等观察到,部分新型冠状病毒感染的肺炎患者首发症状仅为腹泻,怀疑消化系统也可能传播新型冠状病毒。后来,中科院武汉病毒研究所石正丽研究员实验室从这些患者的大便和肛拭子中发现病毒核酸。
研究团队据此提出,在前期国家权威指南提出飞沫传播、接触传播的基础上,新型冠状病毒还存在一定的粪口传播。临床医师特别是消化内科医师应高度关注新型冠状病毒感染的肺炎不典型症状,针对患者呕吐物、粪便等做好个人防护。
研究团队提醒,轻症患者居家隔离时,应格外重视手卫生,同时尽可能避免与家庭成员共用卫生间。如无单独卫生间,每次使用后,可通过乙醚、75%乙醇、含氯消毒剂、过氧乙酸和氯仿等脂溶剂,做好居家隔离消毒。
武汉大学人民医院临床学科在诊疗过程中还发现,部分患者存在胸部影像与临床症状相背离的现象。不必为了解病情进展频繁复査胸部CT,以临床症状为导向复查胸部CT即可。(完)
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 楼主| 发表于 2020-2-5 11:33:20 | 显示全部楼层
全文编译!复旦大学张永振课题组发表Nature论文揭示新型冠状病毒2019-nCoV与中国正在爆发的人类呼吸道疾病有关

http://news.bioon.com/article/6749934.html

2020年2月4日讯/生物谷BIOON/---严重急性呼吸综合征(SARS)和寨卡(Zika)等新兴传染病对公共卫生构成了重大威胁。尽管进行了广泛的研究,但是如何、何时和何地出现新疾病仍然具有相当大的不确定性。最近在中国湖北省武汉市报道了一种严重的呼吸系统疾病。自第一位患者于2019年12月12日住院以来,截至2020年1月25日,已报道了至少1975例病例。流行病学调查提示着此次疫情爆发与武汉的一家海鲜市场有关。

在一项新的研究中,来自中国复旦大学、中国疾病预防控制中心、华中科技大学和武汉市疾病预防控制中心的研究人员研究了一名在这家海鲜市场工作的患者,该患者于2019年12月26日入住武汉市中心医院,出现了严重的呼吸综合征,包括发烧、头晕和咳嗽。相关研究结果于2020年2月3日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“A new coronavirus associated with human respiratory disease in China”。重要的是,Nature期刊在2020年1月7年收到这篇论文的手稿,1月28日就接受了这篇论文,并以“加快评审文章(Accelerated Article Preview)”的形式在线发表了这篇论文。论文通讯作者为复旦大学公共卫生学院张永振(Yong-Zhen Zhang)教授。

这名接受研究的患者是一名41岁的男性,无肝炎、结核病和糖尿病病史。他在病发六天后即2019年12月26日入住武汉市中心医院。这名患者在就诊一周后就出现发烧、胸闷,无力咳嗽、疼痛和虚弱。心血管、腹部和神经系统检查均正常。观察到轻度的淋巴细胞减少(每立方毫米少于900个细胞),但在全血细胞计数(CBC)测试中,白细胞和血小板计数正常。在血液化学测试中,观察到C反应蛋白(CRP,血液41.4 mg/L,参考范围0~6 mg/L)升高,并且天冬氨酸转氨酶、乳酸脱氢酶和肌酸激酶的水平略有升高。动脉血气(ABG)测试显示这名患者患有轻度低氧血症,血氧水平为67mmHg。在入院的第一天(发病后第6天),胸部X线照片异常,伴有气腔阴影,如磨玻璃样阴影,双肺局灶性实变和斑片状实变。CT扫描显示双侧局灶性实变、大叶性实变和斑片状实变,尤其是下肺。胸部X线照片显示入院后第5天(发病后第11天)双侧弥漫性斑块状的模糊阴影。

通过商业病原体抗原检测试剂盒开展的初步病原学调查排除了流感病毒、肺炎衣原体和肺炎支原体的存在,并利用PCR进行了确认。其他常见的呼吸道病原体,包括腺病毒,通过qPCR测试也是阴性。尽管进行了抗生素、抗病毒药物和糖皮质激素的联合治疗,但是这名患者表现出呼吸衰竭,并接受了高流量无创通气。在治疗三天后,这名患者的病情没有改善,被送进了重症监护室(ICU)。这名患者入院6天后被转移到武汉的另一家医院接受进一步治疗。

武汉市疾病预防控制中心流行病学调查显示,这名患者在当地的一家室内海鲜市场工作。值得注意的是,除鱼类和贝类外,在这次疫情开始之前,这家海鲜市场上还出售各种活的野生动物,包括刺猬、獾、蛇和鸟类(斑鸠),以及动物尸体和动物肉。没有蝙蝠在销售。尽管这名患者可能与这家海鲜市场上的野生动物接触过,但是他回忆说,他没有接触活禽。

为了研究与这种疾病相关的可能病原体,这些研究人员收集了支气管肺泡灌洗液(BALF)并进行了深度宏转录组测序。这名患者的临床样本在上海公共卫生临床中心的生物安全3级实验室中进行处理。从200μl BALF样本中提取总RNA,并使用Illumina MiniSeq进行双端(150 bp)测序,从而构建出宏转录组文库。他们总共产生了56565928个读取序列(sequence read),从头开始组装这些读取序列并筛选潜在的病原体。在利用Megahit组装出的384096个片段重叠群(contig)中,最长的片段重叠群(30474个核苷酸[nt])具有很高的丰度,并且与之前在中国采样获得的蝙蝠SARS样冠状病毒分离株bat-SL-CoVZC45(GenBank登录号MG772933)具有密切的亲缘关系,核苷酸序列同一性为89.1%。这种新型病毒的基因组序列及其末端分别通过RT-PCR9和5'/3' RACE Kit(TaKaRa)加以确定和确认。它被命名为WH-Human 1冠状病毒(WHCV,也被称为2019-nCoV)。它的全基因组序列(29903 nt)的GenBank登录号为MN908947。将这些RNA测序(RNA-seq)数据与这种组装出的WHCV完整基因组进行重新映射导致123613个读取片段发生组装,并且在平均深度为6.04X(范围:0.01X-78.84X)的条件下可实现99.99%的基因组覆盖率。定量PCR(qPCR)估计BALF样本中的病毒载量为3.95×108拷贝/mL。

通过与β冠状病毒属的两个代表性成员---人类起源的冠状病毒(SARS-CoV Tor2,AY274119)和蝙蝠起源的冠状病毒(Bat-SL-CoVZC45,MG772933)---进行序列比对,这些研究人员描述了WHCV的病毒基因组结构特征。基于这种序列比对和开放阅读框(ORF),对WHCV的非翻译区(UTR)和ORF进行了定位。WHCV病毒基因组类似于这两种冠状病毒(图1),它的基因次序为:5'-replicase ORF1ab-S-envelope(E)-membrane(M)-N-3'。WHCV具有典型的β冠状病毒的5'和3'末端序列,5'末端有265 nt,3'末端有229 nt。这个预测的WHCV ORF1ab基因(编码复制酶)长度为21291 nt,包含16个预测的非结构蛋白(NSP),随后是(至少)13个下游ORF。此外,WHCV和SARS-CoV在nsp1中具有一个高度保守的结构域(LLRKNGNKG:氨基酸122-130)。WHCV的S、ORF3a、E、M和N基因的预测长度分别为3822 nt、828 nt、228 nt、669 nt和1260 nt。除了Sarbecovirus亚属的所有成员都具有这些ORF区域之外,WHCV与SARS-CoV之所以相类似是因为它携带一个预测的位于M基因(编码包膜蛋白的ORF)和N基因之间的ORF8基因(长度为366 nt)。WHCV ORF的功能是根据已知的冠状病毒序列预测的。与SARS CoV Tor2类似的是,一个前导转录调控序列(TRS)和9个假定的TRS可以很容易地在WHCV ORF的5’端上游鉴定出来,其中假定的保守性TRS核心序列以两种形式---ACGAAC和CUAAAC---之一出现。

图1.SARS-CoV、WHCV和包括Tor2和CoVZC45在内的SARS样冠状病毒的基因组结构。图片来自Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2008-3。

为了确定WHCV与先前鉴定的冠状病毒之间的进化关系,这些研究人员基于整个基因组序列的核苷酸序列、非结构蛋白基因ORF1a和ORF1b以及S、E、M和N基因编码的主要结构蛋白,估算了系统进化树(图2)。在所有系统进化树中,WHCV与Sarbecovirus亚属的成员(包括导致2002-2003年全球SARS 疫情的SARS-CoV)以及从蝙蝠中采集的许多SARS样冠状病毒簇集在一起。然而,根据所使用的基因不同,WHCV在Sarbecovirus亚属内的拓扑位置发生变化,这提示着这组病毒在过去发生了重组事件(图2)。具体而言,在S基因系统进化树中,WHCV与蝙蝠冠状病毒bat-SL-CoVZC45存在最为密切的亲缘关系,氨基酸一致性为82.3%,而与SARS-CoV的氨基酸一致性大约为77.2%);在ORF1b系统进化树中,WHCV下降至Sarbecovirus亚属内的基础位置(图2)。这种拓扑划分(topological division)可能反映了蝙蝠病毒Sarbecovirus之间发生的重组事件,也在利用复制酶多蛋白pp1ab的保守结构域估算的系统进化树中观察到。

图2.WHCV及相关冠状病毒的ORF1a、ORF1b、E基因、M基因核苷酸序列的最大似然系统进化,图片来自Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2008-3。

为了更好地了解WHCV感染人类的潜力,将它的刺突蛋白(S)的受体结合结构域(RBD)与SARS-CoV和蝙蝠SARS样冠状病毒中的RBD进行了比较。WHCV的RBD序列与SARS-CoV的RBD序列(氨基酸一致性为73.8%~74.9%)和包括毒株RB4874、Rs7327和Rs4231在内的能够利用人ACE2受体进入细胞的SARS样冠状病毒(氨基酸一致性为75.9%~76.9%)存在更为密切的亲缘关系。此外,WHCV RBD仅比SARS-CoV RBD长一个氨基酸。相反,与SARS-CoV相比,包括毒株Rp3在内的不能使用人ACE211的其他蝙蝠SARS样冠状病毒在473-477和460-472位点发生氨基酸缺失。先前确定的与人ACE2(PDB 2AJF)结合在一起的SARS-CoV RBD的晶体结构显示,区域473-477和460-472与人ACE2直接相互作用,因此可能在确定物种特异性中起着重要的作用。

这些研究人员使用SWISS-MODEL服务器进行蛋白同源性建模来预测WHCV、Rs4874和Rp3 RBD结构域的三维蛋白结构,并将它们与SARS-CoV RBD结构域的晶体结构(PDB 2GHV)进行了比较。与序列比对相一致的是,WHCV和Rs4874 RBD结构域的预测蛋白结构与SARS-CoV的RBD结构域存在密切的亲缘关系,但与Rp3 RBD结构域的预测蛋白结构不同。此外,相比于可以结合唾液酸的其他人类冠状病毒(HKU1和OC43),WHCV S蛋白的N末端与SARS-CoV S蛋白的N末端更相似。总之,WHCV和SARS-CoV RBD结构域在氨基酸序列和预测的蛋白结构方面存在高度相似性,这就表明WHCV可能有效地利用人ACE2作为细胞进入受体,从而潜在地促进人与人之间的传播。

为了进一步表征Sarbecovirus病毒的进化史中发生的推定重组事件,这些研究人员使用了重组检测程序v4(Recombination Detection Program v4, RDP4)分析了WHCV和四种代表性冠状病毒---蝙蝠SARS样冠状病毒 Rp3,CoVZC45,CoVZXC21和SARS-CoV Tor2---的全基因组序列。尽管相似性图提示着WHCV和SARS-CoV或SARS样冠状病毒之间可能发生重组事件,但没有明显的证据表明整个基因组都发生重组。然而,在WHCV和SARS-CoV和蝙蝠SARS样冠状病毒(WIV1和RsSHC014)的S基因中检测到一些在过去发生重组事件的证据(p<3.147×10-3 to p<9.198×10-9),而且相似性图提示着在将WHCV S基因分为三个区域的核苷酸1029和1652处存在重组断裂点(图3)。在片段(nt 1~1029)和片段(nt 1652至S基因序列末端)的系统进化树中,WHCV与蝙蝠冠状病毒Bat-SL-CoVZC45和Bat-SL-CoVZXC21存在最为密切的亲缘关系,而在片段(nt 1030~1651)的系统进化树中,WHCV与能够直接人际传播的SARS-CoV和蝙蝠SARS样冠状病毒(WIV1和RsSHC014)划分在一起。尽管这些重组事件似乎在Sarbecovirus病毒中比较常见,但没有证据表明重组促进了WHCV的出现。

图3.Sarbecovirus病毒的S基因可能发生的重组事件,图片来自Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2008-3。
  
冠状病毒与人类的许多传染病疫情有关,包括2002~2003年的SARS和20121年的MERS。其他的四种冠状病毒---人类冠状病毒HKU1、OC43、NL63和229E---也与呼吸系统疾病有关。尽管自2005年以来在中国在包括蝙蝠在内的哺乳动物中广泛发现了SARS样冠状病毒,但是感染人类的冠状病毒的确切来源仍不清楚。

在这篇论文中,这些研究人员从中国武汉市一名患有严重呼吸系统疾病的患者的BALF样本中描述了一种新型冠状病毒:WHCV(2019-nCoV)。系统进化树分析表明WHCV是β冠状病毒属(Sarbecovirus亚属)中的一种新型病毒,因此与SARS-CoV1表现出一些基因组和系统进化相似性,尤其是在RBD中。2019-nCoV与SARS-CoV之间存在的基因组和临床相似性,以及它在临床样本中的大量存在,为WHCV与武汉市正在发生的呼吸道疾病疫情之间存在关联性提供了证据。尽管仅从一名患者中分离出这种病毒不足以得出导致呼吸道症状的结论,但是这些发现已在其他患者中得到独立证实。

蝙蝠中多种SARS样冠状病毒的鉴定导致人们认为这些动物是这些病毒的天然宿主。尽管在中国的蝙蝠中广泛发现了SARS样冠状病毒,但尚未记录到与SARS-CoV相同的病毒。值得注意的是,WHCV与蝙蝠冠状病毒存在最为密切的亲缘关系,甚至在nsp7和E蛋白方面与Bat-SL-CoVZC45表现出100%的氨基酸相似性。因此,这些数据表明蝙蝠可能是WHCV的宿主。但是,由于首次报道这种疾病时这家海鲜市场上有多种动物在出售,因此需要开展更多的研究工作来确定WHCV的天然宿主和中间宿主。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Fan Wu et al. A new coronavirus associated with human respiratory disease in China. Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2008-3.
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