MERS-CoV爆发后科学家都在干什么？
本帖最后由 ipsvirus 于 2015-8-21 11:00 编辑一个礼拜以前，相信对大部分中国人来说，MERS-CoV还很陌生，但随着韩国一名确认患者的儿子逃避隔离，前往中国旅行（欢迎再来，保证不打死你），将这种病毒带入了广东，大家才发现MERS-CoV已经来到我们身边了。。。。。。目前有关报道都提到了没有针对这一病毒的药物和疫苗，但是，对那些“丧心病狂”的科学家来说，这都不是问题。现在就让我们来看看科学家是如何“吊打”MERS-CoV。
1．揭开“死神”面纱
故事得回到2012年讲起，那年的夏天，在沙特阿拉伯的吉达市，一名60岁男子持续发烧7天被送到当地的索里曼·法基博士医院（Dr.Soliman Fakeeh Hospital），那边条件也够苦，都发烧到呼吸困难了才送医院，医生各种方法都试了还是未能拯救回来，病人因呼吸衰竭和肾衰竭而死亡。医院病毒学实验室的阿里·扎基（Ali Zaki）博士拿到了病人血样，估计是想着分析下病原体，搞篇文章玩玩，结果就搞出一片新天地。他先后检测了一系列呼吸道病毒，结果均呈阴性。扎基就把病毒样本送到了荷兰鹿特丹伊拉斯姆斯大学医学中心（Erasmus Medical Center）的荣·费奇（Ron Fouchier）教授那里，费奇教授是位病毒学大牛，当年还参与了SARS冠状病毒的鉴定。很快他们就证实了它是一种未知的冠状病毒（当时命名为HCoV-EMC），能够感染常用的病毒培养细胞Vero和LLC-MK2（两种猴子的肾细胞）并使细胞死亡。对病毒进行全基因组测序分析，发现MERS-CoV是与两种蝙蝠的冠状病毒BtCoV-HKU4和BtCoV-HKU5在进化上关系最近，但他们之间的基因组同源性只有75%左右，是一种新型冠状病毒，并分入β冠状病毒属[1, 2]。从此,扎基和费奇教授就开始手拉手在各种牛X杂志上发文章啦。（扎基瞬间从病毒学界的屌丝变成了高富帅，不用多久，就会升职加薪，当上总经理，迎娶白富美，走上人生巅峰。。。）
病原体的发现解开了“死神”的面纱，了解其攻击特点，让我们在早期对抗MERS-CoV时学会如何进行保护自己。
2．卸掉“死神”镰刀
冠状病毒是一种具有包膜的病毒，包膜上的刺突S1蛋白（“死神”的镰刀）识别细胞表面的相关受体，与之结合并经内吞进入细胞，进行自我复制进而将人类机体细胞转化成为病毒自身的合成工厂。正所谓萝卜青菜，各有所爱，不同的冠状病毒识别的细胞表面受体也不一样。如何确定MERS-CoV是使用哪种受体呢，老板，以前冠状病毒的受体抗体都给我来一碗，哦不，是订购一份。挨个加到细胞中，再看看能不能抑制病毒感染。我去，什么情况，都没效！？看来是种新受体，没办法，只能“钓鱼”了。2013年初，扎基、费奇和其他合作者在《自然》杂志上报道了这一新受体的发现。他们用MERS-CoV的S1蛋白当诱饵，愿者上钩，钓出来的 “鱼”经质谱分析就知道是什么品种了。果不其然，他们发现MERS-CoV的S1蛋白识别的是一种DPP4（也叫CD26）分子[3]。
国内的学者也紧跟其后，2013年7月，中国疾病预防控制中心副主任高福院士课题组在《自然》上发表文章，几个博士生没日没夜的结晶蛋白，在3个月内就完成了MERS-CoV的S1蛋白受体结合域与DPP4复合体的晶体结构解析[4]。外国人再次深刻体会到了中国博士生的“物美价廉”，发现受体才3个月你就解析出了结构，再也不能愉快的玩耍了。
人类的DPP4分子与蝙蝠及多种家畜的DPP4分子有相当的相似性，这一发现有助于解释MERS-CoV人畜共患传播的机制。细胞受体的发现为开发抗MERS-CoV药物提供一个非常有前景的靶点。同时受体结构特征解析对MERS-CoV受体识别机制和开发中和性抗体提供了重要结构数据。
3．折断“死神”双翼
MERS-CoV在进化上与蝙蝠的冠状病毒最近。蝙蝠携带了许多类型的冠状病毒，是MERS-CoV的终极源头，传播到人体中导致了严重的肺炎等疾病。但人们与蝙蝠没有接触，蝙蝠不太可能是传播MERS-CoV的直接源头。美国国家过敏症和传染病研究所（NIAID）和沙特国王大学等机构合作，在沙特全国范围内采集了 200 多头单峰驼血液样本进行检测，他们在单峰驼血清样本中发现新型冠状病毒的抗体，表明单峰驼可能作为中间宿主，在病毒传播中起到“帮凶”作用。让人惊讶的是，这种病毒在骆驼中至少存在了20年，说明在最近的时间里MERS-CoV在骆驼体内发生了变异，传染至人类引起严重呼吸性疾病甚至死亡[10]。
这些研究成果使我们了解了该病毒的动物起源，也为预防和控制MERS-CoV在人类中传播指明了方向——尽量不与蝙蝠和单峰驼发生亲密接触。
4．囚禁“死神”
MERS-CoV的攻击手段已被解析，现在就要尝试反攻了，在反攻之前就要选择一个好的战场。体外细胞水平的研究可获数据有限，而动物模型对于深度研究和阐明病毒的致病机理、开发疫苗和筛选高效抗病毒药物来说是必不可少的。
2014年，美国国家过敏症和传染病研究所（NIAID）首次在《公共图书馆·病原体》报道声称开发出了可以模拟中东呼吸道冠状病毒（MERS-CoV）感染症状的绒猴模型。氨基酸序列比对发现绒猴机体的DPP4蛋白和人类的DPP4蛋白具有96.4%的相似性。另外三维立体模型分析也显示绒猴和人类细胞表面的DPP4蛋白的差异之处位于DPP4和病毒突起蛋白结合域之外。因此研究人员对狨猴进行病毒感染，检测其是否能成为MERS-CoV易感模式动物，结果显示所有感染动物均表现出体弱、肺部病毒载量较高级炎症反应等，符合作为进行MERS-CoV病毒致病机制研究的动物模型要求[11]。
但毕竟只有土豪才能用猴子当动物模型，有没有便宜而且遗传背景清楚的动物模型，让我等屌丝也玩的起的呢？美国德州大学医学院的研究人员会大声告诉你：有！。他们构建了一种转基因小鼠模型，在小鼠中表达人DPP4分子。MERS-CoV能够很好的感染这种转基因小鼠，并产生类似的肺炎等症状，相关研究成果在今年4月份发表在《病毒学杂志》上[12]。
体内试验的复杂性和可信性使得动物模型的建立为开发治疗MERS-CoV感染的新型疗法带来新的研究思路和更大的发展。
5．吊打“死神”
如何玩死一种病毒？“暴力的”病毒学家会告诉你有3种方法。
1）治疗药物。病毒感染宿主细胞后会进行自我复制，其整个复制周期的各个步骤都可以通过一定的药物来进行抑制，从而最终清除病毒。
利巴韦林联合干扰素在临床上用于治疗丙肝等RNA病毒感染，2013年，美国国家过敏与传染性疾病研究所（NIAID）尝试利巴韦林和干扰素－α2b两种药物联用的疗法在恒河猴中证实有效抑制了MERS-CoV感染[13]，随后沙特阿拉伯的医生在病人上也进行了治疗，对于轻症患者具有一定的效果，但对重症患者无效[14]。因此在临床上急需高效的抗病毒药物。
2014年，复旦大学基础医学院姜世勃课题组和中科院生物物理所张荣光教授及香港大学的袁国勇教授开展合作研究，他们解析了病毒的S2蛋白核心功能区的晶体结构，并据此设计和合成了一系列多肽以期抑制病毒感染细胞时的融合过程。经过筛选发现其中一个多肽可有效地抑制MERS-CoV融合和进入细胞。因这一肽段是来自S2蛋白HR2功能区，他们把这个“多肽抑制剂”命名为“HR2P”。相关成果在《自然通讯》上发表[15]。此外，来自瑞典哥德堡大学的研究人员在《公共图书馆·病原体》上发表文章，报道了一种药物能够抑制病毒的RNA基因组的复制。作者从16671中药物中筛选出一种叫K22的小分子，具有非常强效的RNA合成抑制效果，对包括MERS-CoV在内的多种冠状病毒的复制[16]。
近日，美国国立卫生院的研究人员还发现了针对ERK/MAPK和 PI3K/AKT/mTOR激酶（这些蛋白参与调节细胞的增殖、分化和凋亡等功能）的抑制剂也具有抗MERS-CoV感染作用[17]。
2）中和抗体。中和抗体可以为病情严重的MERS-CoV感染者提供一条快速有效的特异性治疗途径。最常见的中和抗体就是针对病毒受体结合蛋白，阻断病毒感染。很多国家的研究人员都在做MERS-CoV的S1蛋白受体结合域的中和抗体，他们通过免疫小鼠获得单抗，但这种外源性抗体会对人体会造成免疫副反应，不能用于人体治疗。
2014年，清华大学医学院张林琦教授和生命学院王新泉教授课题组在《科学转化医学》发表研究论文，首次报道了MERS-CoV的人源化单克隆中和抗体。研究人员利用S1蛋白受体结合域作为诱饵，成功从人源scFv抗体文库中筛选到了2株针对S1蛋白受体结合域具有高效的中和能力的单克隆抗体MERS-4和MERS-27，在细胞水平这两株中和抗体都具有非常强的抑制病毒感染效果[18]。 此外，复旦大学基础医学院姜世勃与美国国立卫生院合作，也刷选到3株针对MERS-CoV的S1蛋白受体结合域的人源中和抗体，其中的m336抗体与S1蛋白受体结合域结合亲和力常数达到“皮摩尔”级别，其相关成果已发表在《病毒学杂志》上[19]。
3）高效疫苗。疫苗是指为了预防、控制传染病的发生、流行，用于人体预防接种的疫苗类预防性生物制品。既然MERS-CoV的治疗如此困难，那就来开发高效疫苗进行预防吧。
2013年，来自西班牙马德里自治大学的研究人员开发出了具有前景的候选疫苗。研究发现通过反向遗传学技术构建MERS-CoV的结构蛋白E缺失突变体MERS-CoV-ΔE，这种突变病毒感染细胞后就不能进行复制，失去再感染其它组织并引发疾病的能力。当这种病毒被注射入人体开启疫苗作用时，病毒会在其产生抗原保护机体后不久死亡。MERS-CoV-ΔE病毒突变体是一种非常具有前景的候选疫苗[20]。
近日，来自德国感染研究中心（DZIF）的研究人员研发出一种改良型痘病毒疫苗株(MVA)，利用反向遗传学技术将MERS-CoV的S基因插入到MVA中，再将此疫苗株注射到转基因小鼠体内，产生具有S蛋白的MVA病毒颗粒在小鼠体内可诱导产生抗体，能够有效地阻止MERS-CoV的感染[21]。
虽然这些方法目前来看非常有前景，但对人类是否有效还有待检验。在其进入临床研究之前还必须进行大量的研究工作证明其安全性。
6. 总结
中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）在2012年首次在沙特阿拉伯被发现，并通过外国旅游人员将其带出了中东。MERS-CoV感染能够引起人类肺炎，呼吸衰竭及肾衰竭甚至死亡，但在临床上，目前还没有针对MERS-CoV的特效药和疫苗，使得其感染致死率近40%，显著高于2003年SARS爆发时近10%的致死率。虽然有如此高的致死率，但请大家淡定不要恐慌。首先，MERS-CoV传染性并不强，只在与患者密切接触的人员中传播，而且只发生二代传播（日前报道了一例三代传播），人际间持续传播能力弱。“只是因为在人群中多看了你一眼，就感染了MERS-CoV”是不可能的。其次，病毒学家不断在研发相关抗体及抗病毒药物，现已经造福了不少博士生得以毕业（写到这想起我自己还延着期，不禁有股蛋蛋的忧伤…），想必很快能进入到临床造福于患者。
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参考文献 S. van Boheemen, M. de Graaf, C. Lauber, T.M. Bestebroer,V.S. Raj, A.M. Zaki, A.D. Osterhaus, B.L. Haagmans, A.E. Gorbalenya, E.J.Snijder, R.A. Fouchier, Genomic characterization of a newly discoveredcoronavirus associated with acute respiratory distress syndrome in humans,MBio, 3 (2012). A.M. Zaki, S.van Boheemen, T.M. Bestebroer, A.D. Osterhaus, R.A. Fouchier, Isolation of anovel coronavirus from a man with pneumonia in Saudi Arabia, N Engl J Med, 367(2012) 1814-1820. V.S. Raj, H.Mou, S.L. Smits, D.H. Dekkers, M.A. Muller, R. Dijkman, D. Muth, J.A. Demmers,A. Zaki, R.A. Fouchier, V. Thiel, C. Drosten, P.J. Rottier, A.D. Osterhaus,B.J. Bosch, B.L. Haagmans, Dipeptidyl peptidase 4 is a functional receptor forthe emerging human coronavirus-EMC, Nature, 495 (2013) 251-254. G. Lu, Y. Hu,Q. Wang, J. Qi, F. Gao, Y. Li, Y. Zhang, W. Zhang, Y. Yuan, J. Bao, B. Zhang,Y. Shi, J. Yan, G.F. 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不经意的发现，不经意的逆袭！ Biodog 发表于 2015-6-3 20:45
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刚开始写就发现网上有人对热点文章进行盘点了，下手慢，没办法，就只能在内容上下功夫了:) 赞一个！越来越有专业撰稿人的气场了！:handshake 赞一个！越来越有专业撰稿人的气场了！:handshake 赞一个！越来越有专业撰稿人的气场了！:handshake walkundersky 发表于 2015-6-3 20:55
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:handshake 打算周五的微信推荐这篇 非常好的文章，读罢收获很大。让我这个病毒小学生，瞬间了解了Mers:handshake:victory: rotavirus 发表于 2015-6-4 19:15
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