新型冠狀病毒SARS-CoV-2亟待闡明的若干關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題

沈權(quán)， 王建強(qiáng)， 楊世興， 王曉春， 張文

( 1. 江蘇大學(xué)醫(yī)學(xué)院， 江蘇 鎮(zhèn)江 212013； 2. 常州市金壇區(qū)中醫(yī)醫(yī)院呼吸科， 江蘇 常州 213200)

冠狀病毒(Coronavirus)因其在電子顯微鏡下看起來(lái)像皇冠，因此得名。冠狀病毒顆粒呈圓形或橢圓形，亦為多形性，直徑50～200 nm，屬于尺寸較大的病毒(圖1)。冠狀病毒是包膜病毒，病毒衣殼外面包裹著脂質(zhì)包膜，其上排列較寬的刺突(S蛋白)，形狀如太陽(yáng)光環(huán)。S蛋白位于病毒表面，形成棒狀結(jié)構(gòu)，作為病毒的主要抗原蛋白之一，負(fù)責(zé)識(shí)別宿主細(xì)胞表面的受體，可刺激機(jī)體產(chǎn)生中和抗體。

2019年底爆發(fā)流行的新型冠狀病毒由于其基因序列與之前發(fā)現(xiàn)的冠狀病毒有一定的差異，現(xiàn)已由國(guó)際病毒分類委員會(huì)(International Committee on Taxonomy of Viruses，ICTV)正式命名為SARS-CoV-2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2)。該命名也提示了其與2003年爆發(fā)的SARS冠狀病毒(SARS-CoV)有較高的親緣關(guān)系。SARS-CoV-2基因組全長(zhǎng)約29 800個(gè)堿基對(duì)，基因組一般含有13個(gè)基因，編碼14個(gè)蛋白，主要包括多聚蛋白(polyprotein)、刺突蛋白(spike protein，S)、基質(zhì)蛋白(matrix protein，M)、囊膜蛋白(envelop protein，E)和衣殼蛋白(nucelocapsid protein，N)及其他此類病毒特有蛋白(圖2)。

冠狀病毒科目前分為4個(gè)不同的屬，分別是α-CoV、β-CoV、γ-CoV和δ-CoV。SARS-CoV-2與SARS-CoV和2012年爆發(fā)的MERS-CoV同屬于β-CoV家族成員(圖3)。

圖2 新型冠狀病毒基因組結(jié)構(gòu)

在科研人員和醫(yī)務(wù)工作者的不懈努力下，我們對(duì)SARS-CoV-2及其所致疾病的認(rèn)識(shí)已不斷加深。但是我們也要清醒地認(rèn)識(shí)到，對(duì)該病毒還有很多未解之處，本文將對(duì)亟待闡明的若干關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行討論。

圖3 冠狀病毒系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)[1]

1 命名之亂

在此次新型冠狀病毒疫情暴發(fā)初期，世界衛(wèi)生組織將該病毒暫時(shí)命名為2019新型冠狀病毒(2019 novel coronavirus，2019-nCoV)，隨后中國(guó)國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)將該病毒引起的肺炎命名為新型冠狀病毒肺炎(novel coronavirus pneumonia，NCP)。2月11日，世界衛(wèi)生組織總干事譚德塞宣布，將新型冠狀病毒感染的肺炎命名為“COVID-19”(corona virus disease 2019) [https:∥www.who.int/emergencies/diseases/novelcoronavirus-2019(accessed Feb 18,2020)]。幾乎就在同時(shí)，國(guó)際上專門(mén)對(duì)病毒進(jìn)行生物學(xué)分類和命名的國(guó)際組織-國(guó)際病毒分類委員會(huì)冠狀病毒命名小組(coronavirus study group，CSG)發(fā)表聲明，將新型冠狀病毒命名為“SARS-CoV-2”[2]。一般來(lái)說(shuō)，疾病名稱應(yīng)該與病毒名稱及致病特征關(guān)聯(lián)起來(lái)，對(duì)SARS-CoV-2來(lái)說(shuō)顯然沒(méi)有做到這一點(diǎn)，其命名引起了很大的爭(zhēng)議。事實(shí)上，命名的差異主要來(lái)自于世界衛(wèi)生組織和ICTV對(duì)命名秉持的原則和標(biāo)準(zhǔn)不同。世界衛(wèi)生組織命名病毒名稱有幾條公認(rèn)的原則：命名必須與疾病相關(guān)聯(lián)且便于發(fā)音；盡量避免出現(xiàn)地名、人名或者動(dòng)物名稱，從而減少對(duì)特定國(guó)家地區(qū)、種族的偏見(jiàn)。而ICTV的命名則采取的是一種科學(xué)的方法：根據(jù)最近的基因組測(cè)序，這種新病毒與導(dǎo)致2003年SARS流行的病毒屬于同一種類，即與SARS相關(guān)的冠狀病毒。對(duì)于此次新型冠狀病毒及其疾病命名，中國(guó)學(xué)者也提出了多種命名建議，高福、石正麗等發(fā)文呼吁將病毒命名為人類冠狀病毒2019(human coronavirus 2019，HCoV-19)[3]。希望相關(guān)命名機(jī)構(gòu)能夠充分溝通，解決命名混亂問(wèn)題。

2 宿主之謎

病毒宿主(host)，指的是為病毒提供生存環(huán)境的生物。根據(jù)病毒的傳播路線，可以把宿主劃分為自然宿主、中間宿主和終宿主。自然宿主是指在自然界中為病毒提供生存和復(fù)制場(chǎng)所的生物，是病毒天然棲息和繁殖的生存環(huán)境。石正麗團(tuán)隊(duì)報(bào)道了SARS-CoV-2與一種蝙蝠(中華菊頭蝠)中的冠狀病毒序列一致性高達(dá)96%，在系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)上，SARS-CoV-2與SARS冠狀病毒和SARS樣冠狀病毒的類群相鄰，但并不屬于SARS和SARS樣病毒類群，故推測(cè)其自然宿主很可能是蝙蝠[4]。但是SARS-CoV-2在蝙蝠體內(nèi)時(shí)還不具有跨種間屏障感染人(終宿主)的能力，一般認(rèn)為還需要在中間宿主(們)內(nèi)進(jìn)行連續(xù)進(jìn)化，才最終形成感染人的能力。目前已報(bào)道的潛在中間宿主有水貂、穿山甲等，例如，從馬來(lái)穿山甲中分離的冠狀病毒基因與新型冠狀病毒刺突表面糖蛋白、小包膜蛋白、基質(zhì)蛋白和核衣殼蛋白同源性分別為90.4%、100%、98.2%和96.7%。刺突蛋白受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域幾乎與新型冠狀病毒相同，僅有一個(gè)氨基酸序列差異。此外，被感染的馬來(lái)穿山甲有明顯的感染癥狀，肺泡、膀胱、肝臟、淋巴結(jié)、脾、唾液腺可見(jiàn)組織學(xué)病理改變；電鏡下觀察到典型的冠狀病毒顆粒結(jié)構(gòu)[5-7]。從目前的證據(jù)來(lái)看，穿山甲是除天然宿主蝙蝠外唯一被SARS-CoV-2感染的哺乳動(dòng)物。對(duì)于穿山甲是不是唯一的中間宿主，抑或還有另外的中間宿主參與傳播病毒目前還不得而知。因此，繼續(xù)進(jìn)行SARS-CoV-2天然宿主和中間宿主溯源，對(duì)切斷動(dòng)物傳播源頭、防止疫情死灰復(fù)燃有重大意義。同時(shí)，也要緊急立法對(duì)野生動(dòng)植物交易和野味的消費(fèi)實(shí)行更嚴(yán)格的規(guī)定，保護(hù)野生動(dòng)物資源的同時(shí)，從源頭上杜絕動(dòng)物源性重大傳染病的再次暴發(fā)。

3 傳播途徑之惑

根據(jù)最新一版“新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第六版)”，經(jīng)呼吸道飛沫和密切接觸傳播是主要的傳播途徑。在相對(duì)封閉的環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間暴露于高濃度氣溶膠情況下存在經(jīng)氣溶膠傳播的可能。曾經(jīng)在一段時(shí)間內(nèi)，氣溶膠傳播給公眾帶來(lái)了很大的恐慌。最新版治療方案在肯定氣溶膠傳播途徑的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)了氣溶膠傳播的局限性。有研究顯示，SARS-CoV-2的受體血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2(ACE2)不僅在肺細(xì)胞表達(dá)，在食道、回腸和結(jié)腸的上皮細(xì)胞中也高表達(dá)，提示了消化道感染也是潛在感染途徑[8]。近日，有媒體報(bào)道鐘南山、李蘭娟院士團(tuán)隊(duì)分別從COVID-19患者的糞便樣本中分離出SARS-CoV-2，證實(shí)了糞便中的確存在活病毒，提示可能存在糞-口傳播途徑。在防范糞-口傳播的同時(shí)也要注意，糞便里的病毒也可能會(huì)污染物體表面或者形成氣溶膠導(dǎo)致接觸傳播或者呼吸道傳播(糞-鼻傳播？)。最近，單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析證明了ACE2在腎臟中的表達(dá)，并且有研究團(tuán)隊(duì)從COVID-19患者尿液中也分離出了SARS-CoV-2，提示了尿液傳播的可能性[9]。需要注意的是，雖說(shuō)在尿液里面檢測(cè)到活病毒的存在，但是病毒如何進(jìn)入尿液，在尿液中的載量(viral load)如何，能否足夠引起感染還需要進(jìn)一步的研究。除了上述水平傳播途徑，沒(méi)有證據(jù)顯示SARS-CoV-2可以通過(guò)垂直傳播[10]。

4 “復(fù)發(fā)”疑云

加拿大有報(bào)道稱，已康復(fù)的新冠肺炎患者出院后仍攜帶SARS-CoV-2[11]。國(guó)內(nèi)也有報(bào)道治愈后居家隔離的COVID-19患者，在隔離的第10天，復(fù)檢查出核酸陽(yáng)性。這引發(fā)了民眾警覺(jué)，擔(dān)心是病毒“復(fù)發(fā)”或“二次感染”。在探討是否為“復(fù)發(fā)”抑或“二次感染”之前，需要厘清的是當(dāng)前的“出院標(biāo)準(zhǔn)”。根據(jù)國(guó)家衛(wèi)健委發(fā)布的《新型冠狀病毒肺炎防控方案》(第五版和第六版)，出院條件：體溫恢復(fù)正常三天以上；呼吸道癥狀明顯好轉(zhuǎn)；肺部影像學(xué)顯示急性滲出性病變明顯改善(肺部影像學(xué)顯示炎癥明顯吸收，第五版)；和連續(xù)兩次呼吸道標(biāo)本核酸檢測(cè)陰性(采樣時(shí)間至少間隔1天)。而核酸檢測(cè)又是確診SARS-CoV-2感染的金標(biāo)準(zhǔn)。需要注意的是，病毒載量在癥狀出現(xiàn)后約10天后達(dá)到峰值，隨后開(kāi)始下降[12]。而病毒載量降低后，由于檢測(cè)試劑的靈敏度和取樣等因素，可能帶來(lái)假陰性結(jié)果。據(jù)湖北專家組組長(zhǎng)趙建平表示，鼻咽拭子核酸檢測(cè)陽(yáng)性率只有30%～40%。根據(jù)SARS-CoV-2的姊妹病毒SARS-CoV的研究結(jié)果，康復(fù)患者體內(nèi)至少兩年內(nèi)仍可檢測(cè)到具有保護(hù)作用的IgG中和抗體[13]。綜上，我們有理由推測(cè)，所謂的“復(fù)發(fā)”或“二次感染”最合理的解釋是測(cè)不準(zhǔn)導(dǎo)致的假陰性。這也提示了病毒核酸檢測(cè)的局限性。鑒于目前已有抗體檢測(cè)試劑，在出院檢測(cè)時(shí)應(yīng)考慮在檢測(cè)核酸的同時(shí)把抗體檢測(cè)納入輔助診斷，如果抗體有4倍以上增高才是進(jìn)入恢復(fù)期。

5 全球流行之憂

截至2020年2月25日，日本、韓國(guó)、意大利、伊朗等國(guó)出現(xiàn)大量新增病例(圖4)。世界衛(wèi)生組織此前已表示，意大利、伊朗、韓國(guó)等國(guó)的疫情令人擔(dān)憂，將提供必要的技術(shù)性支持，幫助各國(guó)了解病毒及其傳播方式。倫敦帝國(guó)學(xué)院(Imperial College London)全球傳染病分析中心(MRC Centre for Global Infectious Disease Analysis)的WHO傳染病建模團(tuán)隊(duì)的一份最新報(bào)告指出，中國(guó)大陸以外大約有三分之二的病例可能未被發(fā)現(xiàn)。考慮到SARS-CoV-2極強(qiáng)的傳染能力(R0值預(yù)計(jì)為2.5～4.5)，未被發(fā)現(xiàn)并隔離的病例將帶來(lái)極大的傳播風(fēng)險(xiǎn)。約翰霍普金斯大學(xué)Jennifer Nuzzo表示，雖然WHO并未將COVID-19正式列為全球性流行病，但事實(shí)上已經(jīng)處于全球性流行病的早期階段。對(duì)于各國(guó)政府來(lái)說(shuō)，應(yīng)該做好全球流行的應(yīng)對(duì)準(zhǔn)備。例如，建立基于大數(shù)據(jù)的疫情預(yù)測(cè)模型，進(jìn)行疫情預(yù)測(cè)和指導(dǎo)疫情干預(yù)；要加強(qiáng)針對(duì)病毒流行病學(xué)特性的研究和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，特別是對(duì)病毒的傳染力、傳染率以及變異性檢測(cè)；做好SARS-CoV-2在人群中長(zhǎng)期存在的準(zhǔn)備，應(yīng)加快其疫苗的研發(fā)。

圖4 全球新冠疫情分布(圖片來(lái)自WHO官網(wǎng))

SARS-CoV-2自2019年底爆發(fā)以來(lái)，給中國(guó)乃至世界造成極大的衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響，并且具有全球蔓延趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)中國(guó)各級(jí)政府和全體人民的不懈努力，中國(guó)疫情開(kāi)始逐漸好轉(zhuǎn)。雖然目前中國(guó)大陸地區(qū)的新增病例數(shù)量下降，取得了階段性的成功，但接下來(lái)仍然任重道遠(yuǎn)。