人冠狀病毒OC43、HKU1的研究進(jìn)展

聶麗娜 肖敏敏

1 皖南醫(yī)學(xué)院研究生學(xué)院，安徽省蕪湖市 241000； 2 蕪湖市第二人民醫(yī)院

冠狀病毒屬冠狀病毒科，是具有包膜結(jié)構(gòu)的單鏈正股RNA病毒，冠狀病毒基因組中含有26 000～32 000個(gè)堿基，是已知RNA病毒基因組中最大的，其“冠狀病毒”的術(shù)語是源于電子顯微鏡下冠狀病毒的外觀結(jié)構(gòu)，因病毒包膜上尖刺狀的突起形似皇冠或日冕而得名[1]。冠狀病毒根據(jù)血清及遺傳特性進(jìn)一步分為α、β、γ、δ四群，α、β群主要感染對(duì)象為人類及哺乳動(dòng)物[2]。迄今共發(fā)現(xiàn)了7種人冠狀病毒，均屬α、β群，其中α-冠狀病毒為：HCoV-NL63、HCoV-229E，β-冠狀病毒為：HCoV-OC43、HCoV-HKU1、SARS-CoV、MERS-CoV和SARS-CoV-2[3-4]。本論文就兩種人冠狀病毒HCOV-OC43、HKU1的研究進(jìn)展進(jìn)行以下綜述。

1 人冠狀病毒HCOV-OC43、HKU1的發(fā)現(xiàn)

1.1 人冠狀病毒HCOV-OC43的發(fā)現(xiàn) 1967年來自美國(guó)馬里蘭州貝塞斯達(dá)國(guó)立衛(wèi)生研究院的McIntosh K等通過人胚胎氣管組織培養(yǎng)技術(shù)及電子顯微鏡檢測(cè)發(fā)現(xiàn)了6株形態(tài)學(xué)上類似于雞傳染性支氣管炎病毒(IBV)的病毒，當(dāng)時(shí)暫時(shí)命名為“IBM-like”病毒[5]。隨后McIntosh K等又發(fā)現(xiàn)小鼠肝炎病毒(MHV)與陰性染色制劑中的“IBM-like”病毒組成員形態(tài)相同，他們便將6株“IBM-like”病毒接種于新生小鼠體內(nèi)，其中有兩種毒株接種小鼠發(fā)生了腦炎，這兩種病毒株被命名為OC38和OC43[6]。因HCoV-OC43株最容易培養(yǎng)，20世紀(jì)60年代至90年代的后續(xù)相關(guān)研究只針對(duì)這類菌株，其他分離株(如OC38)不幸遺失，多年來，HCoV-OC43便成了這一類病毒的種名[7]。

1.2 人冠狀病毒HCOV-HKU1的發(fā)現(xiàn) 2005年初來自香港大學(xué)的Woo PC教授等發(fā)現(xiàn)一種新的人冠狀病毒，并進(jìn)一步對(duì)該病毒進(jìn)行了全基因組分析及測(cè)序，因該冠狀病毒在香港大學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，故將其命名為HKU1[8]。

2 冠狀病毒HCOV-OC43、HKU1的基因組結(jié)構(gòu)

2.1 HCOV-OC43的基因組結(jié)構(gòu) HCoV-0C43的基因組序列全長(zhǎng)大約為30 738bp，堿基對(duì)GC百分比大約 36.9%。基因組的5’端前2/3部分有2個(gè)重疊的開放閱讀框，分別為ORF1a和ORF1b，非結(jié)構(gòu)蛋白由其編碼。 基因組后約1/3的3’端基因序列可編碼結(jié)構(gòu)蛋白，如S、E、M及N蛋白。S蛋白可與N-乙酰神經(jīng)氨酸特異結(jié)合，通過誘導(dǎo)病毒包膜與細(xì)胞膜融合作用引起細(xì)胞免疫。M蛋白能決定病毒粒子的組裝及出芽位點(diǎn)；E蛋白部分功能與M蛋白相似，也可觸發(fā)病毒粒子的組裝，同時(shí)也有研究指出，E蛋白可能與細(xì)胞凋亡相關(guān)；N蛋白，又名核衣殼蛋白，與病毒RNA結(jié)合形成核衣殼，可引發(fā)細(xì)胞免疫[9-10]。

2.2 HCOV-HKU1的基因組結(jié)構(gòu) HCOV-HKU1的基因組大小為29～30kbp，GC含量約為32%，在所有已知冠狀病毒全基因組中含量最低。與其他冠狀病毒的基因組結(jié)構(gòu)相似，其基因組特征性結(jié)構(gòu)從5’到3’端依次為2個(gè)重疊開放閱讀框ORF1a和ORF1b、S(Spike gene)、E(Envelope gene)、M(Membrane gene)和N(Nucleocapsid gene)，分別編碼S、E、M及N蛋白[11]。S 蛋白是冠狀病毒主要的抗原蛋白，可與宿主特異性受體結(jié)合，介導(dǎo)膜融合、決定感染范圍，并可影響病毒的毒力。E 蛋白是最主要的結(jié)構(gòu)蛋白，在病毒的成熟發(fā)展中有重要作用。M 蛋白的含量最豐富，主要作用是維持病毒包膜的形狀。N 蛋白則構(gòu)成病毒的核衣殼[12]。HCOV-OC43、HKU1的基因結(jié)構(gòu)[13]見圖1。

圖1 HCOV-OC43、HKU1的基因結(jié)構(gòu)

3 冠狀病毒HCOV-OC43、HKU1與疾病的關(guān)系及流行情況

3.1 HCOV-OC43、HKU1與疾病的關(guān)系 冠狀病毒可在動(dòng)物中引起多種疾病，包括呼吸道感染、腸胃炎以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病等，HCoV-HKU1與上呼吸道感染、下呼吸道感染均有關(guān)聯(lián)，對(duì)于上呼吸道感染，大多數(shù)患者表現(xiàn)為發(fā)熱、流涕和咳嗽，下呼吸道感染以發(fā)熱、咳痰、呼吸困難為常見癥狀，大多數(shù)HCoV-HKU1感染是自限性的，只有少數(shù)肺炎患者報(bào)告死亡。亦有研究表示，HCoV-HKU1感染可能與發(fā)熱驚厥、肝炎相關(guān)，但仍有待確定[7,11]。HCoV-OC43感染后，亦主要表現(xiàn)為上呼吸道感染，如鼻塞、咽痛和喉部不適等，但是相關(guān)研究證明，HCoV-OC43能使嬰幼兒及老年免疫低下患者表現(xiàn)出支氣管炎、肺炎等下呼吸道感染癥狀，此外HCoV-OC43還可能證明具有神經(jīng)侵襲性，可能導(dǎo)致致命性腦炎[14-15]。

3.2 HCOV-OC43、HKU1的流行情況 HCoV-OC43和HCoV-HKU1感染在全球范圍內(nèi)普遍存在，四季均有病例報(bào)道，夏季及早秋季節(jié)少見，秋冬季及早春季節(jié)多發(fā)，HCoV-OC43的檢出率為0.05%～12.52%，HCoV-HKU1檢出率為0.3%～4.4%[16]。Lu R等[17]對(duì)北京地區(qū)急性上呼吸道感染患者的研究顯示，OC43發(fā)病率為4.3%，HKU1發(fā)病率為1.6%，四季均有發(fā)病。Walsh EE等[18]在美國(guó)紐約地區(qū)一項(xiàng)為期4年關(guān)于HCoV-229E、HCoV-OC43感染的相關(guān)研究中分析得出，OC43感染率為2.3%～11.4%，以冬季多發(fā)。Ren L等[19]對(duì)北京地區(qū)8 396例成人呼吸道感染患者的研究得出，OC43陽性50例(0.6%)，高峰出現(xiàn)在6月，HKU1陽性14例(0.2%)，高峰為2、3及7月。Bouvier M等[20]對(duì)美國(guó)呼吸道感染聯(lián)盟902例呼吸道患者的研究分析顯示，OC43 28例(3.1%)， HKU1 13例(1.4%)，發(fā)病高峰出現(xiàn)在2月。在另一項(xiàng)北京地區(qū)559例急性上呼吸道感染患者的HCoV-OC43研究中，Hu Q等[21]得出以下結(jié)論，HCoV-OC43的當(dāng)?shù)馗腥韭始s為12.52%，以秋季為多發(fā)季節(jié)。Gaunt ER等[22]對(duì)2006年7月—2009年6月在英國(guó)愛丁堡收集的11 661份診斷性呼吸道樣本進(jìn)行了分析得出，冠狀病毒感染在12月—4月有明顯的冬季季節(jié)性，OC43檢出率為9.5%，HKU-1檢出率為5.2%。美國(guó)明尼蘇達(dá)州梅奧臨床試驗(yàn)室的Rucinski SL等[23]針對(duì)HCOV-229E、HCOV-HKU1、HCOV-NL63和HCOV-OC43的研究顯示，HCOV-HKU1檢出率為1.1%，HCOV-OC43檢出率為1.2%，其中夏季和初秋檢出率最低，而冬季及早春發(fā)病率最高。Kanwar A等[24]對(duì)美國(guó)俄亥俄州成人呼吸道感染患者HCoV-HKU1的檢測(cè)研究指出，成人呼吸道感染中HCOV-HKU1的檢出率為1.6%，其發(fā)病高峰為2、3月份。

4 冠狀病毒HCOV-OC43、HKU1的實(shí)驗(yàn)室診斷

冠狀病毒的病原學(xué)檢測(cè)方法主要包括病毒分離培養(yǎng)、血清學(xué)檢測(cè)、核酸檢測(cè)等。

4.1 病毒分離培養(yǎng) 病毒分離培養(yǎng)是冠狀病毒病原學(xué)檢測(cè)的金標(biāo)準(zhǔn)，但由于病毒分離必須在高等級(jí)生物防護(hù)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，且實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)，靈敏度較低，故難以用于早期快速診斷，因此不作為首選及常規(guī)的檢測(cè)手段[2,25]。

4.2 血清學(xué)檢測(cè) 冠狀病毒血清學(xué)檢測(cè)是基于病毒感染機(jī)體后產(chǎn)生的抗原抗體反應(yīng)，檢測(cè)方法主要包括：酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)、免疫熒光抗體試驗(yàn)(IFA)、蛋白質(zhì)印跡法、化學(xué)發(fā)光法(CLIA)、膠體金法等。因抗原抗體反應(yīng)除受試劑本身的靈敏度特異性影響外，還與機(jī)體本身疾病嚴(yán)重程度、是否存在免疫抑制等相關(guān)，檢測(cè)結(jié)果可出現(xiàn)假陽性及假陰性，目前主要作為核酸的輔助診斷方法[26]。

4.3 核酸檢測(cè) 核酸檢測(cè)方法具有快速、靈敏度和特異度高等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為冠狀病毒檢測(cè)的主流檢測(cè)方法，其中主要包括逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)、逆轉(zhuǎn)錄環(huán)介道等溫?cái)U(kuò)增(RT-LAMP)等，因冠狀病毒主要引起呼吸道感染，故檢測(cè)標(biāo)本主要為鼻咽抽吸物、支氣管肺泡灌洗液、支氣管洗液和咽拭子[27]。

5 總結(jié)與展望

在人類疾病中, 呼吸道感染最為常見，嚴(yán)重感染者可致死亡，而其中冠狀病毒感染占有重要作用，2003年SARS-COV、2012年MERS-COV以及2019年底SARS-CoV-2的爆發(fā)流行引起了全世界對(duì)冠狀病毒的極大關(guān)注。在人類目前發(fā)現(xiàn)的7種冠狀病毒中，雖然HCoV-OC43、HCoV-HKU1通常引起較為輕微的呼吸道癥狀，但在嬰幼兒、老年人等免疫低下及缺陷者亦可引起較嚴(yán)重的臨床癥狀。自兩種人冠狀病毒HCoV-OC43、HCoV- HKU1發(fā)現(xiàn)至今，全世界范圍內(nèi)的學(xué)者們對(duì)兩種病毒進(jìn)行了廣泛的研究和探索, 也取得了一定的結(jié)果及進(jìn)展，但對(duì)于這兩種冠狀病毒更全面的致病機(jī)理、傳播變異方式、臨床表現(xiàn)、流行病學(xué)特征以及診斷治療等方面都還需要更加深入及透徹的研究，在當(dāng)前新冠疫情仍在全世界范圍侵襲人類健康的情況下，希望通過此類研究造福于人類，為預(yù)防再次暴發(fā)人類冠狀病毒大流行及為暴發(fā)發(fā)生后提供防控及治療依據(jù)。