新冠病毒为什么这么容易人传人?

发布: | 发布时间:2020-03-9,星期一 | 阅读:45

原文作者:Smriti Mallapaty

研究人员发现了新冠病毒比SARS病毒更具传染性的可能微观特征,有望作为药物靶标。

新冠病毒的电子显微图像。来源:美国国立卫生研究院/AP/Shutterstock

全球感染新冠病毒的人数已达10万,广大研究人员正在争分夺秒地工作,希望弄清楚它为何如此容易传播。

一些遗传分析和结构分析研究鉴定出了新冠病毒的一个关键特征——病毒表面的一种蛋白——或能解释该病毒为何能轻易感染人类细胞。

另有一些研究团队正在调查新冠病毒侵袭人体组织的入口——细胞膜上的一种受体。这里的细胞受体和病毒蛋白都有希望作为阻断新冠病毒的药物靶标,但是研究人员认为现在下定论还为时过早。

“了解病毒的传播,对于遏制目前的蔓延形势、做好未来的预防工作至关重要。”华盛顿大学的结构病毒学家David Veesler说。2月20日,他将自己团队关于病毒蛋白的研究发现,发布在了生物医学预印本服务器bioRxiv上1

新冠病毒比SARS病毒(也是一种冠状病毒)的传染性更强,已造成的感染人数是SARS感染人数的10倍以上。

带刺入侵者

为了感染细胞,冠状病毒利用一种“刺突”蛋白与细胞膜结合,这个过程要靠特异的细胞酶激活。对新冠病毒进行基因组分析后发现,该病毒的刺突蛋白与其近亲的刺突蛋白不一样,这种刺突蛋白上面有一个位点是由宿主细胞酶——弗林蛋白酶——激活的。

这一点非常重要,因为弗林蛋白酶可见于多种人体组织,包括肺、肝和小肠,这也意味着新冠病毒可能会攻击不止一个器官,武汉华中科技大学的结构生物学家李华说道。他认为这项发现或许能解释新冠病毒感染者出现的某些症状,如肝功能衰竭。李华与他人共同开展的新冠病毒基因分析结果已于2月23日发布在预印本服务器ChinaXiv上2。SARS以及与新冠病毒同一属的其它冠状病毒没有弗林蛋白酶激活位点,他说。

弗林蛋白酶激活位点“使新冠病毒进入细胞的方式与SARS非常不一样,而且可能会影响病毒稳定性,进而影响病毒的传播”,康奈尔大学的病毒学家Gary Whittaker说。2月18日,他的团队在bioRxiv上发布了一项关于新冠病毒刺突蛋白的结构分析成果3

另外几个研究团队也认为,可能就是这个激活位点让新冠病毒得以在人群中高效地传播4。他们指出,这些位点也见于其它容易人际传播的病毒,包括若干流感病毒毒株;在这些病毒中,激活位点位于一种被称为血凝素的蛋白上,而非刺突蛋白上。

谨慎为上

另一些研究人员则更为谨慎,提醒不要过度夸大激活位点在帮助病毒传播中的作用。“我们还不知道它是不是有很大的关系。”德克萨斯大学奥斯汀分校的结构生物学家Jason McLellan说。Jason McLellan也与人合作开展了新冠病毒的结构分析,所得结果于2月20日发表在《科学》上5

其他科学家也谨慎对待流感病毒和新冠病毒上弗林蛋白酶激活位点之间的对比。澳大利亚新南威尔士大学的病毒学家Peter White说,流感病毒表面的血凝素蛋白与冠状病毒的刺突蛋白并不相似,也不相关。

伊利诺伊大学芝加哥分校的病毒学家Lijun Rong表示,迄今已有记录的最致命大流行病——1918年西班牙大流感的病毒便没有弗林蛋白酶激活位点。

Whittaker说,需要开展细胞或模型动物研究来检验这个激活位点的功能,“冠状病毒具有不可预测性,一些很好的假设最后都被发现是错的。”他的团队目前正在检验移除或修改激活位点会如何影响刺突蛋白的功能。

药物靶标

李华的团队也在研究可以阻断弗林蛋白酶的分子,这有望成为一种潜在疗法。但是受疫情影响,研究进展缓慢。李华平时住在校内,目前只有他自己能进入他们团队的实验室。

位于德州的McLellan团队已经鉴定出了新冠病毒的另一个特征,或许能解释该病毒感染人体细胞的成功率为何如此之高。他们的实验表明,新冠病毒的刺突蛋白会与人体细胞上的一种受体——血管紧张素转化酶2(Angiotensin-converting enzyme 2,ACE2)紧密结合,紧密程度至少是SARS病毒刺突蛋白的10倍。Veesler团队也发现了这一点,这表明该受体是疫苗或疗法的另一个潜在靶标。比如说,一种能够阻断该受体的药物,或许能让冠状病毒难以进入细胞。

参考文献:

  • 1.Walls, A. C. et al. Preprint at bioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.02.19.956581 (2020).
  • 2.Li, H. et al. Preprint at ChinaXiv https://doi.org/10.12074/202002.00062 (2020).
  • 3.Jaimes, J. A., André, N. M., Millet, J. K. & Whittaker, G. R. Preprint at bioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.02.10.942185 (2020).
  • 4.Coutard, B. et al. Antiviral Res. https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2020.104742 (2020).
  • 5.Wrapp, D. et al. Science https://doi.org/10.1126/science.abb2507 (2020).
  • 原文以Why does the coronavirus spread so easily between people?为标题发表在2020年3月6日的《自然》新闻上

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Nature|doi:10.1038/d41586-020-00660-x


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