新型冠狀病毒肺炎疫情防控相關進展

李蘭娟 朱雪靈

2019年12月，一種不明原因的肺炎在湖北武漢爆發，并在全國各地大面積傳播[1-2]。2020年1月初，科學家們將這一病毒從感染患者中分離出；2月11日，國際病毒分類委員會將該病毒命名為2019新型冠狀病毒（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARSCoV-2）；2月11日，WHO正式將這一疾病命名為新型冠狀病毒肺炎（corona virus disease 2019，COVID-19）[3]。3月11日，WHO認定COVID-19為大流行病。為應對這一重大突發傳染病，1月3日凌晨國家衛生健康委員會派出專家組制定了《武漢不明原因的病毒性肺炎診療方案（試行）》。截至8月19日，我國COVID-19診療方案已更新到第八版。同時WHO也不斷細化和完善關于COVID-19疫情防控的指導文件。

目前，全球范圍內第二波COVID-19疫情來勢兇猛。根據WHO11月18日發布的數據顯示，全球單日新增病例達45萬例[4]，許多國家重新封城，而我國境外輸入病例逐漸增多，COVID-19的防控工作進入到新的階段。雖然我國對于如何篩查、確診和治療COVID-19感染患者已經有了一套相對成熟的診療方案，但仍迫切需要全面了解COVID-19發病機制并研制出針對病毒的特效藥和預防病毒感染的疫苗等。本文就COVID-19疫情防控相關進展作一述評。

1 病原學

1.1 病毒結構 SARS-CoV-2是一種新型的β屬的有包膜的冠狀正鏈單鏈RNA病毒[5-6]，是已知的、可以感染人類的第7種冠狀病毒。該病毒含有4種結構蛋白，分別是核蛋白（N蛋白）、病毒包膜（E蛋白）、基質蛋白（M蛋白）和刺突蛋白（S蛋白）[7]。N蛋白包裹RNA基因組形成核衣殼，M蛋白與核衣殼形成核心結構，同時與E蛋白、S蛋白共同形成病毒包膜[8]。與嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒（SARS-CoV）相似，SARS-CoV-2的S蛋白包含負責與宿主細胞受體結合的S1亞基和負責病毒包膜與細胞膜融合的S2亞單位，通過S1的受體結合域（RBD）與細胞表面受體血管緊張素轉化酶2（ACE2）結合，從而使病毒進入細胞[9]，因此S蛋白是感染后產生中和抗體的主要靶抗原，也是藥物治療和疫苗設計的靶標[10]。

科學家們發現SARS-CoV-2的S蛋白有1個Furin裂解位點，S蛋白的活化需要通過Furin樣蛋白酶裂解S1/S2，該位點使得SARS-CoV-2的S蛋白有別于SARS-CoV的S蛋白，可能增加SARS-CoV-2的傳播性并改變其致病性[10]。通過冷凍電子顯微鏡，科學家們發現SARS-CoV-2的S蛋白三聚體存在多種構象狀態，3個RBD分別顯示出“向上”或“向下”2種不同的方向。當S1亞基的RBD處于“向下”構象狀態時，病毒與細胞無法結合；而當S1亞基的RBD處于“向上”構象狀態時，S1亞基可以與細胞受體相結合，從而破壞S蛋白三聚體融合前構象的穩定性，導致S1亞基脫落，并從S2亞基過度到融合后的針狀構象，具有3個同軸纏繞的螺旋[10-12]。

最近，浙江大學醫學院附屬第一醫院傳染病診治國家重點實驗室李蘭娟院士的課題組與清華大學生命科學學院李賽研究員的課題組進行合作，利用高分辨冷凍電鏡斷層成像技術揭示了SARS-CoV-2的分子結構，原位解析了病毒表面S蛋白的數量、天然構象、分布及糖基化組成，開創性地揭示了SARS-CoV-2核糖N蛋白復合物（RNPs）的天然結構及其分子組裝機制[13]。該研究發現，相比于其他囊膜病毒，SARS-CoV-2的S蛋白在病毒表面分布隨機且拷貝數較少，平均約30個，僅為流感病毒的1/10～1/5。S蛋白在靠近病毒囊膜的莖部區柔性較大，使其能夠在病毒表面自由旋轉甚至可能游走，就像“鏈錘”一樣。這個特性使得SARS-CoV-2在侵染細胞時，或可自由調整S蛋白的方位，方便與單個甚至多個受體結合，這可能是它高傳染性的原因之一。S蛋白在天然病毒表面可呈現兩種狀態，其中97%處于融合前狀態，3%處于融合后狀態。融合前狀態又有RBD閉合（54%）、抬起（46%）兩種子狀態，只有抬起狀態的RBD才能和ACE2受體結合。一般而言，S蛋白只有受到pH變化、受體結合等因子觸發時，才會向融合后狀態轉變，而SARS-CoV-2帶有疑似“自發”的融合后狀態。這種狀態的S蛋白已經缺失了其S1亞基，剩下的S2亞基已經發生較大的形變。該研究也指出，SARSCoV-2的RNPs呈串珠狀，在病毒體內以六聚型、正四面體型兩種結構排列，有序地將約30 kB的超長RNA包裝到直徑約80 nm的病毒管腔中。目前，科學家們仍在不斷深入探索SARS-CoV-2的分子結構，這對于了解SARS-CoV-2的生物特性、研究中和抗體、設計疫苗、研發抗病毒藥物等具有重要意義。

1.2 病毒的基因組學 SARS-CoV-2具有最大的RNA病毒基因組，長度為26～32 kB[6]。它具有5′端甲基化帽子結構和3′端poly（A）尾結構，由結構蛋白復合體包被，形成冠狀的包被病毒[8]。SARS-CoV-2的基因組按以下順序排列：5′端帽子結構-復制酶（開放閱讀框ORF 1a/b）-結構蛋白（S蛋白-E蛋白-M蛋白-N蛋白）-輔助蛋白（如 ORF 3、6、7a、7b、8 和 9b）-3′端 poly（A）尾結構[8]。通過對SARS-CoV-2的基因組序列進行比較與分析，科學家們發現它與幾種蝙蝠冠狀病毒的基因組非常相似[14]。SARS-CoV-2與BatCoV基因組的序列相似度高達96.2%[15]，提示它可能也來源于蝙蝠這一SARS樣冠狀病毒天然儲存庫[16]。同時SARS-CoV-2與穿山甲所攜帶的病毒基因組序列也有著很高的相似性（91.02%），提示穿山甲也可能是SARS-CoV-2樣冠狀病毒的天然儲存庫[17]。之后的研究提出了穿山甲是SARS-CoV-2中間宿主的可能性[18]，但是確切的結論仍不可知。

SARS-CoV-2作為RNA病毒，具有易出錯的RNA依賴性RNA聚合酶，這使得該病毒易發生基因突變和基因重組[19]。對SARS-CoV-2基因組進行分析后，科學家們根據單核苷酸多態性的不同，建議將該病毒分為S、L兩個主要的亞型；與原始的S型相比，L型病毒更具侵襲性和傳染性[20]。科學家們正不斷地從COVID-19患者中實時收集SARS-CoV-2基因組序列數據。截至2020年11月18日，GISAID數據庫已收集205 493條人類冠狀病毒完整序列[21]。李蘭娟院士團隊研究發現，SARS-CoV-2的自然突變會嚴重影響病毒的復制能力和感染能力，不同毒株之間的滴度差異最高可達1 500倍，并影響感染者病情的嚴重程度[22]。SARS-CoV-2無癥狀感染也可能與其基因突變相關[23]。

2 流行病學

2.1 傳染源、傳播途徑和中間宿主 SARS-CoV-2的傳染源主要是感染患者和無癥狀感染者，重癥患者相對輕癥患者更具傳染性，尤其要警惕無癥狀感染者的傳染性[24]。此外，目前已有恢復期患者呼吸道標本核酸檢測持續陽性的案例，這些患者仍是病毒攜帶者[25]，這也增加了疫情防控工作的難度。國家衛生健康委員會頒布的《COVID-19診療方案（試行第八版）》建議，通過抗體檢測、病毒培養分離等方法對核酸檢測持續陽性超過4周的恢復期患者的傳染性進行綜合評估，判斷是否出院，并且建議出院后繼續隔離14 d。

SARS-CoV-2的主要傳播途徑是呼吸道飛沫傳播和密切接觸傳播。當處于相對封閉的環境中且長時間暴露于高濃度氣溶膠時，也存在經氣溶膠傳播的可能。此外，由于在確診患者的糞便、尿液標本中也可分離出SARS-CoV-2，因此也存在其環境污染造成接觸傳播或氣溶膠傳播的可能[26-28]。

到目前為止，SARS-CoV-2的中間宿主尚未明確。通過實驗，科學家們發現SARS-CoV-2具有感染多種哺乳動物的能力，包括黑猩猩、貓、牛和恒河猴等，這些都是可能的中間宿主；同時，科學家們也可以利用這些動物模型進一步研究防治COVID-19的疫苗和特效藥[29]。

當SARS-CoV-2處于溫度21～23℃、相對濕度40%的環境中，在物品表面有較長的存活時間，具有潛在的傳播風險[30]。天津市衛生健康委員會近期報道的SARS-CoV-2無癥狀感染者為當地冷庫運輸人員，天津市疾病預防控制中心對該患者的呼吸道標本和相關冷庫環境樣本進行了SARS-CoV-2全基因組高通量測序和序列分析，結果顯示：與北美3至6月份流行毒株高度近似，屬于L基因型歐洲家系分支Ⅱ（北美分支）[31-32]。因此，進口冷鏈食品也是一大傳染方式。為此，我國出臺了《進口冷鏈食品預防性全面消毒工作方案》[33]。

研究表明，早在2019年12月湖北武漢出現COVID-19疫情之前，SARS-CoV-2可能已經出現[34]。WHO在2020年11月23日COVID-19媒體通報會上指出，武漢可能只是病毒傳播的擴散地，尋找世界首例SARS-CoV-2感染病例是流行病學調查的重要內容，對疫情防治工作具有重要意義。

2.2 全球大流行 截至2020年11月22日，全球共報道COVID-19確診患者5 800多萬例[35]，見表1。

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表1 截至2020年11月22日更新的全球COVID-19疫情數據（例）

2.3 發病機制 目前，關于COVID-19的發病機制尚未完全明確。已知SARS-CoV-2通過ACE2進入細胞，而ACE2在鼻黏膜、支氣管、肺、心臟、食管、腎臟、胃、膀胱和回腸中廣泛表達，推測病毒可能會感染各個器官[36]。COVID-19患者可能出現急性呼吸窘迫綜合征（ARDS），存在嚴重的呼吸衰竭，最終死亡[37]。研究表明，SARSCoV-2感染期間，人體內存在較強的免疫應答，危重時甚至引發細胞因子風暴[38]，引起肺毛細血管內皮細胞和肺泡上皮細胞的彌漫性損傷，分泌物大量積聚而阻塞氣道，從而導致ARDS，最終出現嚴重的呼吸衰竭、死亡[37，39]。最新研究提出，COVID-19的發病機制可能存在兩個階段：第一階段包括免疫系統抑制、緊密連接蛋白受損以及大規模的代謝紊亂；第二階段部分免疫應答激活，進一步可能導致細胞因子風暴和器官損傷的發生[40]。

2.4 臨床表現 隨著對COVID-19研究的逐漸深入[28，41]，目前已知COVID-19最常見癥狀有發熱、干咳和乏力。輕癥患者可表現出低熱、輕微乏力、嗅覺及味覺障礙等癥狀，重癥患者多在發病1周后出現呼吸困難和（或）低氧血癥，危重癥患者可快速進展為ARDS、膿毒癥休克、難以糾正的代謝性酸中毒、出凝血功能障礙、多器官功能衰竭等。重癥及危重癥患者可能出現中低熱，甚至無明顯發熱癥狀。少數患者伴有鼻塞、流涕、咽痛、結膜炎、肌痛、腹瀉等癥狀，極少數患者還可能出現中樞神經系統受累、肢端缺血性壞死等臨床表現。目前有越來越多患者感染SARS-CoV-2后可無明顯臨床癥狀。

3 診斷檢測方法

為了應對當下SARS-CoV-2大流行的情況，WHO發布了臨時指導文件《SARS-CoV-2的診斷檢測》[42]，提出了多種快速診斷COVID-19的方法，包括核酸擴增檢測、抗體檢測、抗原檢測。

根據目前的報道，最常見的核酸擴增檢測方法是RT-PCR，其他還有高通量測序技術、等溫核酸擴增技術（包括逆轉錄環介導等溫擴增、轉錄介導擴增、重組酶輔助擴增、針對規律成簇間隔短回文重復的檢測等）、分子微陣列分析等[43-45]。

抗體檢測也是目前常用的方法。它可以同時用于感染進展情況以及機體對感染的免疫狀態的評估。特異性免疫球蛋白M（IgM）通常用于提示早期感染，特異性免疫球蛋白G（IgG）則提示現癥感染或既往感染。抗體檢測技術包括ELISA、橫向流動免疫測定、化學發光免疫測定等[43]。

目前，抗原檢測技術也正在研究中。WHO指出，與核酸擴增檢測相比，抗原檢測的目標沒有擴增，檢測不太靈敏，可能出現假陰性。同時，抗原檢測可能會識別其他冠狀病毒，出現假陽性[42]。針對SARS-CoV-2的各項檢測技術仍需要不斷的完善和優化，以應對大規模病毒篩查的需求。

4 病毒載量和病毒陰轉時間

研究指出，COVID-19患者在癥狀發作1周內，上呼吸道樣本中病毒載量達到峰值，提示疾病早期病毒脫落的程度較高，傳染性較強[46-47]。SARS-CoV-2感染患者的傳染性病毒脫落時間一般持續7～14 d[48-49]，少數患者的傳染性病毒脫落時間長達近20 d[50]。盡管病毒在疾病恢復期無法從上呼吸道樣本中分離出來，核酸檢測結果可能仍保持陽性[50]。最近1個真實案例報道了1例患有慢性淋巴細胞白血病、低丙種球蛋白血癥的71歲老年女性患者，其傳染性病毒脫落時間至少長達70 d，且在感染后70 d時仍有較強的傳染性，而她的核酸檢測直到感染后第105天才轉陰[51]。當核酸檢測轉陰后，仍有復陽的可能，但大多數患者的呼吸道樣本中不存在病毒復制[52]。因此，仍需重視康復出院患者的后續隔離、隨訪工作，避免出現成為傳染源的可能性。

一些研究發現COVID-19重癥患者呼吸道樣本的病毒載量較輕癥患者高[53]，入院時基線病毒載量較高的患者病情進展可能更為迅速[54]，提示病毒載量可能與疾病預后相關。相反的，另有研究指出疾病的嚴重程度與病毒載量之間不存在關聯[46，55-56]。而病毒陰轉時間延長可能與年齡、性別、起病至住院間隔時間、是否采取機械通氣、是否淋巴細胞減少等存在關聯[57-59]。然而，如何迅速降低病毒載量，縮短病毒陰轉時間，加快患者康復進程，仍需進一步深入研究。

5 COVID-19血清學研究

研究發現，COVID-19起病后第7天，約50%的患者出現血清轉化，產生IgM、IgG；而到第14天時，所有患者發生血清轉化[48]。一些研究發現患者體內IgG可以同時或早于IgM升高，也有研究發現IgM血清轉化早于IgG，這可能是檢測方法的靈敏度不同所致[47，60]。目前發現，總抗體檢測的靈敏度高于IgM和IgG。總抗體檢測方法可被認為是所有抗體的集合，包括IgM、IgG等，鑒于它的高靈敏度，可被應用于臨床中[60-61]。

冰島科學家曾于9月初報道過COVID-19患者體內的抗病毒抗體在疾病確診后至少能穩定保持4個月[62]。最新研究發現，90%的患者體內SARS-CoV-2中和抗體在感染后5個月時仍維持在高于1∶320滴度的水平，其中超過70%的患者體內SARS-CoV-2中和抗體滴度在1∶960以上，這提示自然感染或接種SARSCoV-2疫苗，可能會顯著降低再次感染的風險[63]。然而，多個病例報道發現SARS-CoV-2存在二次感染，對于基礎免疫力低下的患者，甚至存在二次感染后死亡的風險[64-66]。研究者們推測，發生二次感染的原因可能包括以下 4 個：（1）二次感染接觸的病毒量更高[67]；（2）二次感染的病毒毒力增強；（3）患者體內抗體滴度下降，免疫力下降[65-66]；（4）存在抗體依賴性增強機制[68]。因此，即使已經通過自然感染或接種疫苗獲得免疫力者，在日常生活中仍有必要采取防護措施，避免再次感染。

Solidarity Ⅱ項目是由WHO組織的、以收集全球SARS-CoV-2感染患者血液樣本抗體數據為目的的全球合作項目，旨在促進全球范圍內SARS-CoV-2血清學研究，以期更好地了解和應對COVID-19全球大流行[69]。

6 治療與預防

目前尚無治療COVID-19的特效藥，治療方案仍以綜合治療為主。浙江大學醫學院附屬第一醫院醫療團隊在人感染H7N9禽流感患者救治過程中累積經驗總結出的“四抗二平衡”治療策略，依然適用于COVID-19患者的臨床救治[70]。“四抗二平衡”治療策略具體指的是抗病毒、抗休克、抗低氧血癥、抗繼發感染、維持水電解質酸堿平衡、維持微生態平衡。目前仍然可以試用的抗病毒藥物包括利巴韋林、磷酸氯喹、阿比多爾等[28]。人工肝血液凈化系統可以清除炎癥因子，阻斷“細胞因子風暴”，減輕炎癥反應對機體的損傷，已被證明在人感染H7N9禽流感重癥患者的救治中具有重要作用[71-72]。而接受人工肝血液凈化系統治療的重型、危重型COVID-19患者預后良好[70]。具體方法見《人工肝血液凈化系統應用于重型、危重型新型冠狀病毒肺炎治療的專家共識》[73]。研究發現，COVID-19患者腸道內菌群多樣性較低，鏈球菌等機會致病菌的相對豐度顯著增加，提示SARS-CoV-2可能會破壞腸道微生態平衡[74]。然而，腸道微生態與COVID-19之間的聯系仍需要更深入的研究明確，規范的益生菌療法仍需更多臨床試驗進行探索。

2020年12月1日，中國科學院生物物理研究所王祥喜研究員、浙江大學醫學院附屬第一醫院李蘭娟院士、軍事醫學科學院微生物流行病研究所秦成峰研究員、江蘇省疾病預防控制中心朱鳳才研究員、四川大學華西醫院李為民教授以及三優生物醫藥有限公司等聯合研究團隊提出了抗SARS-CoV-2的中和抗體雞尾酒療法[75-76]。該研究發現了一種高效的SARS-CoV-2特異性的中和抗體p17，并與團隊前期篩選到的1株對冠狀病毒β家族有廣譜中和作用的人源化單克隆抗體H014聯合使用[77]，可以阻止SARS-CoV-2的S蛋白與細胞結合時的構象變化，從而阻止病毒入侵。p17與H014的雞尾酒療法可將抗體的保護效力提高3～10倍。隨著研究的不斷深入，有望發現更多可能有效治療COVID-19的方法。

6.1 COVID-19藥物臨床試驗 目前有超過4 000個關于COVID-19的臨床試驗正在進行中[78]。開展的藥物臨床試驗包括抗病毒藥物、免疫調節藥物、與腎素-血管緊張素系統相關藥物等；其他臨床試驗包括細胞療法、氧氣療法和呼吸機支持、血漿療法、中草藥、生物制劑和疫苗等[79-80]。Solidarity項目是由WHO組織的、目前規模最大的全球性COVID-19治療隨機對照試驗。根據WHO發布的中期結果，瑞德西韋、羥氯喹、洛匹那韋/利托那韋、干擾素療法對COVID-19住院患者28 d病死率和住院病程的影響很小或沒有影響，目前沒有一種治療方法能絕對降低患者病死率、改善肺通氣功能或縮短住院時間等[81]。盡管如此，這項試驗的成功開展也讓我們看到了在SARS-CoV-2大流行期間開展大規模國際試驗的可能性，同時這種模式可以幫助我們迅速評估新治療方案的有效性。目前還有許多老藥新用的臨床試驗正在開展。近期，美國報道的一項臨床Ⅱ期試驗結果發現，5-羥色胺再攝取抑制劑氟伏沙明或能通過免疫調節機制有效預防出現癥狀的COVID-19患者病情加重[82]。盡管這一臨床試驗尚需大規模驗證，但提示了尋找避免COVID-19輕癥患者病情進一步加重的方法的重要性。

6.2 預防COVID-19的疫苗 目前全球有超過200種SARS-CoV-2疫苗正在研發中[83]。疫苗的品種包括復制和非復制的重組病毒載體疫苗、病毒樣顆粒疫苗（包括減毒活疫苗、滅活疫苗、類毒素疫苗等）、DNA疫苗、RNA疫苗、重組蛋白疫苗等[83]。陳薇院士團隊研制的以腺病毒Ad5為載體的SARS-CoV-2疫苗，經隨機雙盲對照試驗證實了其免疫原性和安全性[84]。最新報道稱，美國輝瑞公司與德國BioNTech公司共同研制的BNT162b2 mRNA疫苗和美國Moderna公司研制的mRNA-1273疫苗或能將SARS-CoV-2感染病例減少90%以上[85-86]。這兩種mRNA疫苗均含有一段經過優化的SARS-CoV-2的S蛋白mRNA，可以與人體細胞表面的ACE2受體相結合，誘導人體產生中和抗體，進而阻止SARS-CoV-2感染人體細胞[83]。

截至2020年12月2日，共有51種疫苗進入臨床試驗階段，其中14種來自中國；共有14種疫苗進入Ⅲ期臨床試驗階段，其中6種來自中國。這6種進入Ⅲ期臨床試驗階段的疫苗中，4種為滅活疫苗，分別來自中國生物北京所、中國生物武漢所、科興中維、中國醫學科學院[87]。盡管疫苗的研制正在大規模開展并不斷傳來利好消息，我們仍需意識到SARS-CoV-2存在自然突變，可表現出不同的傳播特性，可能對目前正在研制的SARS-CoV-2疫苗不敏感。

7 小結

距離COVID-19疫情爆發即將滿1年，人類對SARS-CoV-2的認識正在不斷完善，對COVID-19的有效防治方法正在不斷探索中。盡管國內疫情暫時得到有效防控，但國際形勢仍不容樂觀。因此，迫切需要集合全球的力量，共同探索、研究SARS-CoV-2，盡快找到治療COVID-19的特效藥以及預防病毒感染的方法，早日恢復正常生產及生活秩序。

（浙江大學醫學院附屬第一醫院傳染病診治國家重點實驗室楊仕貴研究員、姚航平研究員、徐小微主任醫師、徐凱進主任醫師對該研究給予幫助，特此致謝）