新闻 Company News

新冠病毒研究最新进展综述

发布时间:2020-05-04 16:39:01 | 来源:【药物研发团队 2020-05-04】
分享至:0

2020年4月新冠病毒研究情况综述如下:

1、应关注新冠病毒的突变

新冠病毒突变,将影响新冠病毒疫苗和抗新冠病毒药物研发。因此,必须高度关注新冠病毒的突变。

近日,浙江大学附属第一医院李兰娟院士、郑敏、吴南屏,及浙江大学生科院蒋超等人合作,在预印本平台 medRxiv 上发表题为:Patient-derivedmutations impact pathogenicity of SARS-CoV-2 的研究论文。

该论文报告了从11名新冠肺炎患者体内分离得到的新冠病毒都具有至少一个突变,更重要的是,这些新冠病毒株在感染Vero-E6细胞系时,在细胞病变效应和病毒载量方面表现出显著差异,最高可达270倍。

在此项研究中,李兰娟院士领导的研究团队提供了直接证据证实:11个分离自病人的新冠病毒株产生了至少一个突变,并且这些突变能显著改变新冠病毒的致病性。

随着病毒的传播,新冠病毒刺突蛋白还可能出现新的变异。一旦这些变异影响刺突蛋白与受体ACE2的结合,那么当前针对刺突蛋白研发的疫苗在某种程度上可能会削弱机体的免疫应答,对未知突变的病毒也可能无法发挥作用。因此,除了不断积累基因组测序数据外,还应尽可能在细胞水平对病毒变异进行监测。更重要的是,新冠病毒疫苗和药物的开发应当考虑到新冠病毒株正在发生的变异,以避免潜在的缺陷。

2、新冠病毒全面入侵人体主要脏器

4月17日,科学(Science)杂志发表了其特约撰稿人Meredith Wadman等发表的文章“How does coronavirus kill? Clinicians trace a ferocious rampagethrough the body, from brain to toes”,论述了新冠病毒如何攻击人体的主要脏器。

新冠肺炎通常被认为是呼吸道传染病,当载有病毒的飞沫被吸入后,新冠病毒就会进入鼻腔和咽喉。鼻腔内表面很适合新冠病毒侵袭入人体,因为鼻粘膜内富含称为血管紧张素转换酶2(ACE2)的细胞表面受体。新冠病毒通过与细胞上ACE2的结合在进入到人体细胞。

在此阶段,人体与新冠病毒的博弈也开始。如果人体免疫系统未能抵抗新冠病毒,则病毒会沿着气管侵入到肺脏,并引起重症甚至致死性新冠肺炎。肺脏之所以成为新冠病毒的主要靶器官,是因为肺泡中富含ACE2。

研究表明,除肺脏外新冠病毒,新冠病毒还攻击人体心脏和影响凝血功能、损伤肾脏和肝脏、累及肠道和胆管、损伤神经系统、影响大脑功能,此外,新冠病毒还会侵入眼睛和免疫系统等。这些研究成果对于理解新冠病毒感染患者出现的症状,尤其对于早期诊断和理解其病理生理过程、改善预后及康复,都有重要价值。

3、血糖控制与新冠肺炎患者死亡率密切相关

《柳叶刀》在4月24日发文称,虽然全球区域的比例有所不同,但新冠病毒感染大流行中20~50%的患者患有糖尿病。新冠肺炎患者中,有糖尿病的致命后果风险比没有糖尿病的高出50%。

5月1日,《细胞·代谢》杂志发表我国学者研究成果,武汉大学基础医学院院长李红良教授团队通过对湖北省19家医院9663例确诊的新冠肺炎病例进行了回顾性纵向多中心研究,首次明确回答了生命极限的指征“红线”。维持血糖变化范围在3.9~10.0 mmol/L以内,将大大降低新冠肺炎患者死亡率。

不仅如此,血糖指标控制良好,将使得治愈患者在病毒核酸检测阴性之后,有更好的康复“状态”,机体的多器官损伤更小。“我们惊讶地发现,在控制良好的血糖组中,患者的预后更加良好。”李红良说,这意味着,控制好血糖是新冠肺炎患者治疗的有效辅助手段。

此前发表在《柳叶刀》杂志上的一项来自国际医学专家小组的研究显示,尚未证实新冠病毒会诱发糖尿病,但有证据表明可能。

这种可能使得李红良团队的研究有更多的启示意义,不光对于患者,对普通糖尿病患者和所有普通大众的警示,保持良好的生活作息,坚持锻炼,将血糖含量维持在稳定范围内,将不给新冠病毒“钻空子”的机会。

4、法国巴斯德研究所最新研究:疫情由本地流传病毒毒株引发

法国巴斯德研究所4月28日发布新闻公告称,该所的一项“法国输入性与早期传播病毒的溯源分析”研究显示,法国的新冠肺炎疫情由一种在本地流传的来源未知的病毒毒株所引发。这一研究成果已于近日以预发表的形式在美国生物学论文档案网发布。

5、构建新冠病毒S蛋白3D模型

法媒称,计算机和超级计算机今后有一个光荣的任务要完成:构建新冠病毒蛋白质的3D模型,这可能是战胜新冠肺炎的关键。

据法国《快报》周刊网站4月25日报道,最初只有3万台计算机,现在通过Folding@Home项目已经有超过70万台共同参与进来。该项目负责人、美国生物化学家格雷格·鲍曼高兴地说:“有了很多个人和机构的加入,我们已经以虚拟的方式创造了世界上最强大的计算机。”

这么做的目的是为了推进对新冠病毒感染疾病的治疗。因为,要想使一种药物有效,研究人员必须清楚药物能对哪一部分发挥作用。3D模型可以虚拟地描绘出药物发挥作用的机理,然后再模仿其与靶标(例如某种病毒)的相互作用。在此之后,再进行体外和活体内试验。

巴黎索邦大学教授让-菲利普·皮克马尔解释:“一旦我们有了好的模型,就可以进行虚拟筛选,也就是找到那些能与病毒相互作用的药物成分。”但是,由于存在成百上千万种可能性,模拟过程可能会耗时很久而且还得十分精确,这都需要很大的运算量和时间。

此外,计算能力也并不是获得成功的保障。还应当考虑到数不清的物理规律。在理想环境下构建新冠病毒S蛋白模型,意味着要描述三四百万个原子。皮克马尔表示:“在这一微观层面,我们会看到水、离子以及高能电子区的相互作用等我们对物理的认知还有不少偏差。”如果不把这些考虑进去,那就会冒试验很多无效药物的风险。因此,我们的计算机还在不停地模拟。

6、新冠病毒感染动物模型

动物模型对于新冠肺炎疫情的源头和宿主、传播途径、致病机理和危害性等研究以及相应药物和疫苗的评价尤为重要,动物模型尤其是非人灵长类动物模型被认为是解决以上问题最好的方法之一。

目前,全球已有6个新型冠状病毒的动物感染模型报道,包括:人ACE2转基因小鼠模型、金黄色西伯利亚地鼠模型、雪貂模型、恒河猴模型和食蟹猴模型等,每个模型都有各自的特点。这些动物模型从多个方面模拟了人临床感染新冠病毒的情况,如:排毒和病毒的组织分布、肺部影像异常变化、细胞因子变化、抗体水平和病理等。

2020年4月17日,荷兰鹿特丹伊拉斯姆斯大学医学中心Bart L. Haagmans团队在Science在线发表题为Comparative pathogenesis of COVID-19, MERS, and SARS in a nonhuman primate model 的文章。Bart L. Haagmans团队利用食蟹猴模型,研究了SARS-CoV-2和MERS-CoV感染与此前SARS-CoV感染的病理学特征。他们的研究认为恒河猴和食蟹猴都可以作为SARS-CoV-2感染的非人灵长类动物模型,有助于对疫苗和药物的临床前研究。

7、新冠肺炎重症患者细胞因子f风暴综合征

2020年4月17日,美国宾夕法尼亚大学Carl H.June团队在Science在线发表了题为 Cytokine release syndrome in several COVID-19的文章,对重症新冠肺炎(COVID-19)患者的细胞因子风暴综合征(CRS)进行了详细阐述。文章认为,CRS是感染SARS和MERS病毒患者的主要致死原因,也是新冠病毒感染患者的主要致死原因,具体表现为IL-6和其他炎症因子的血清浓度升高,该升高与呼吸衰竭、急性呼吸窘迫综合征(ARDS)和不良的临床结果有关。

倍他冠状病毒感染激活的单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞分泌IL-6和其他炎症因子,IL-6下游主要包括经典的cis通路和trans通路。cia通路中,IL-6与膜上的MIL-6和gp130形成复合体,激活JAK和STAT3通路,mIL-6主要在免疫细胞中表达,所以该通路会激活免疫细胞进而引起CRS;trans通路中,高循环浓度的IL-6与可溶性sIL-6R结合,与gp130形成二聚体,由于gp130在所有细胞表面广泛表达,所以下游的JAK-STAT3通路可以激活不表达mIL-6R的细胞,如上皮细胞,进而引起VEGF、MCP-1、IL-8和额外的IL-6释放以及E-cadherin的减少,参与ARDS。此外,继发的噬血细胞性淋巴组织细胞病(sHLH)也是CRS的标志之一。

IL-6R抑制剂和IL-6抑制剂是治疗CRS和sHLH的有效方式之一。IL-6R抑制剂可以抑制cis通路、trans通路以及trans呈递,trans呈递主要参与IL-6与免疫细胞表面的mIL-6R结合,进而与Th17细胞审的gp130形成复合体,引起ARDS;而IL-6抑制剂只能抑制cis通路和trans通路。

IL-6R抑制剂、IL-6抑制剂主要是针对重症病例,改善症状。长期对抗新冠病毒感染的主要目标仍应聚焦在可以预防和治疗的抗病毒(药物或抗体)或疫苗上。

8、糖原代谢调控炎性巨噬细胞形成         

4月14日,Nature子刊 Nature Communications 杂志在线发表了华中科技大学同济医学院基础医学院黄波教授课题组题为:Glycogen metabolism regulates macrophage-mediated acute inflammatory responses 的最新研究论文。

该研究发现,炎性巨噬细胞糖原代谢处于活跃状态,一方面利用糖原代谢维持巨噬细胞的存活,同时利用该代谢中间产物UDPG作为核心信号分子调控巨噬细胞炎性激活。

这是黄波课题组继2018和2020年在 Nature Cell Biology 发表两篇关于免疫细胞糖原代谢研究之后的又一重要研究论文。

巨噬细胞是机体最核心的免疫细胞类型之一,参与到各种重大疾病之中,不仅包括肿瘤、心脑血管疾病、肥胖和糖尿病,而且包括各种自身免疫性疾病和传染性疾病。

尤其引人关注的是,巨噬细胞过度炎性激活可导致脓毒败血症(感染导致的机体休克及死亡),是临床CAR-T细胞产生炎症风暴的关键因素,也是当前新冠肺炎死亡的重要诱因。因此,控制巨噬细胞炎性激活是治疗炎症风暴致死的核心点,然而巨噬细胞炎性激活起始的关键调控点并没有被找到。

糖原是葡萄糖的聚合物,主要存在于肝细胞和肌细胞中,其通过糖原的合成和分解来维持机体血液中葡萄糖浓度的稳定。长期以来,糖原仅被认为作为葡萄糖的储存分子,而参与能量代谢。黄波团队先前的研究却发现,记忆性T细胞通过糖原代谢调节记忆的形成和维持(Nat Cell Biol. 2018;Nat Cell Biol. 2020)。糖原的这种代谢方式,已不再是提供能量,而是通过产生NADPH 和还原型谷胱甘肽来提供细胞抗氧化的有效途径。

课题组进一步研究发现,糖原代谢在调控炎症巨噬细胞的功能和存活中也发挥着重要作用。在炎性巨噬细胞中,糖原的合成和分解是同时进行的。首先,巨噬细胞炎性激活时,对外源葡萄糖的摄取增加,并通过消耗ATP生成6-磷酸葡萄糖,而该6-磷酸葡萄糖可转向糖原的合成,合成的糖原经分解后又重新生成6-磷酸葡萄糖,而此时的6-磷酸葡萄糖则进入磷酸戊糖途径,产生还原型NADPH,维持高水平的还原性谷胱甘肽,及时清除细胞内的自由基,从而维持炎性巨噬细胞的存活。

更重要的是,在糖原合成时,1-磷酸葡萄糖经尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(Ugp2)生成尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-Glucose,UDPG)。UDPG通过转移葡萄糖基团完成糖原的合成;同时,UDPG还通过高尔基体分泌至细胞外,并作为信号分子和巨噬细胞膜表面的嘌呤能受体P2Y14结合。UDPG/P2Y14信号通路不仅通过激活细胞内RARβ而上调STAT1的表达,而且通过下调磷酸酶TC45进而促进STAT1的磷酸化。STAT1是控制巨噬细胞炎性表型的关键转录因子,STAT1的上调表达及磷酸化最终导致了巨噬细胞的炎性激活。  

糖原代谢调控巨噬细胞炎性活化的机理阐明,对于临床治疗急性免疫应答导致机体死亡具有重要意义,对于治疗当前的新冠肺炎也具有潜在价值。

9、细胞因子风暴可能与葡萄糖代谢有关

来自中国武汉大学、湖南农业大学、浙江大学、湖北工业大学、南京医科大学、重庆医科大学和德国杜伊斯堡-埃森大学的研究人员对流感病毒感染的研究表明葡萄糖代谢是导致通常致命的炎症反应---称为细胞因子风暴(cytokine storm)---产生的驱动力。该结果确定了未来治疗的潜在药物靶点,可能部分解释了为何糖尿病患者因流感和其他感染导致严重并发症和死亡的风险增加。初步数据表明对COVID-19而言,情况也是如此。相关研究结果发表在2020年4月15日的Science Advances期刊上,论文标题为“O-GlcNAc transferase promotes influenza A virus–induced cytokine storm by targeting interferon regulatory factor–5”。

尽管这项研究的重点是流感,但是细胞因子风暴也是COVID-19的常见死亡原因,而且包括糖尿病在内的代谢紊乱患者似乎更容易出现此类严重并发症。刘实博士在一篇新闻稿中表示,“我们相信葡萄糖代谢会导致COVID-19的各种结局,这是因为流感和COVID-19均可引起细胞因子风暴,而且患有糖尿病的COVID-19患者的死亡率更高。”

Wen说,对于流感和COVID-19,“糖尿病患者的死亡率肯定更高”。但是,他补充说,对这一点的解释可能比大量葡萄糖的存在为这种炎症反应提供燃料的说法更为复杂。他说,这很可能与这类人的葡萄糖代谢失调有关。

即使没有糖尿病或其他明显的基础疾病,患者也可能出现细胞因子风暴。因此,美国斯克里普斯研究所免疫学家和微生物学家John Teijaro(未参与这项新的研究)说,这项研究“具有广泛的意义”。他说,这也“为干扰细胞因子风暴提供了几个不同的潜在药物靶标,比如OGT和IRF5。”Teijaro说,鉴于抑制这些潜在靶标既能阻止细胞因子产生,又能阻止病毒复制,因此靶向它们的药物可能会抑制炎症,“而不会破坏宿主免疫力和病毒控制,这是这个领域的最高目标”。

10、阻断新冠细胞因子的方法

近日,李兰娟院士团队在Engineering期刊发表的《A Promising Anti-Cytokine-Storm Targeted Therapy for COVID-19: The Artificial-Liver Blood-Purification System》文章中表明,鉴于人工肝血液净化系统在H7N9患者救治中的有效性,人工肝血液净化系统通过类似的阻断细胞因子风暴的作用,也能在COVID-19重症、危重症患者的救治中发挥重要的作用。《2019冠状病毒病(COVID-19)诊疗浙江经验》表明,接受人工肝血液净化系统治疗的COVID-19危重症患者预后良好。基于上述证据,近期发布了《人工肝血液净化系统应用于重型、危重型新型冠状病毒肺炎治疗的专家共识》。专家共识建议对于发生细胞因子风暴伴肺部影像快速进展的COVID-19患者,应用人工肝血液净化治疗。这个治疗方案也被纳入《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》。作为针对细胞因子风暴的疗法,人工肝血液净化系统在降低重症和危重症COVID-19患者的病死率方面具有良好的潜力。

11、中国医学科学院秦川团队发布全球首个新冠病毒疫苗动物实验结果

2020年4月20日,由中国医学科学院医学实验动物研究所秦川团队领衔,联合浙江省疾控中心张严峻团队、科兴控股生物技术有限公司、中国科学院生物物理研究所王祥喜团队、中国食品药品检定研究院、中国疾病预防控制中心传染病预防控制所等多家单位合作,在生物科学预印本论文平台bioRxiv上传了研究文章Rapid development of an inactivated vaccine for SARS-CoV-2,这是首个公开报道的新冠疫苗动物实验研究结果。

研究者从11名感染了新冠病毒的住院患者(包括5名ICU患者)的支气管肺泡灌洗液(BALF)中分离出多个新冠病毒毒株,其中来自中国和意大利的各4株,来自瑞士、英国和西班牙的各1株。这11个毒株广泛散在分布于基于所有可用序列构建的系统发育树上,在一定程度上代表了正在流行的病毒种群。

在此基础上,研究者选择CN2株用于疫苗制备,开发了一种纯化的灭活新冠病毒候选疫苗(以下简称“候选疫苗”或“该疫苗”),并进行了中试生产。该疫苗在小鼠、大鼠和非人灵长类动物中均可诱导新冠病毒特异性中和抗体产生。这些抗体能有效地中和所选的其他10株(CN1、CN3-CN5和OS1-OS6)具有代表性的新冠病毒毒株,表明它们对世界范围内广泛流行的新冠病毒毒株都可能有潜在的中和能力。

为评价疫苗的免疫原性,研究者在第0天和第7天分别给小鼠接种不同剂量的候选疫苗后,未观察到炎症或其他不良反应,新冠病毒的S蛋白和RBD特异性的IgG在免疫后小鼠的血清中迅速产生,并于第6周达到滴度峰值。RBD特异的IgG在S蛋白诱导产生的抗体中占一半,提示RBD是主要的免疫原,这也与恢复期患者的血清学特征非常相似。与恢复期患者血清相比,该疫苗诱导出了更高滴度的S蛋白特异性抗体。并在恒河猴新冠病毒感染动物模型上验证该疫苗安全有效。


本文综合整理自南昌弘益药业研发团队。欢迎转发,禁止转载。转载授权请联系0791-88161315。

版权所有© 南昌弘益科技有限公司      网站技术支持:云端科技

赣ICP备15005709号     互联网药品信息服务资格证书编号:(赣)-非经营性-2017-0007

友情链接:︱ 国家食品药品监督管理局 ︱ 国家科技部网站  ︱ 国家食品药品监督管理局药品审评中心 ︱ 江西省食品药品监督管理局 ︱ 中国生物技术发展中心


赣公网安备 36010902000143号