新型冠状病毒SARS-CoV-2亟待阐明的若干关键科学问题

2020-04-11沈权王建强杨世兴王晓春张文

江苏大学学报（医学版） 2020年2期

沈权，王建强，杨世兴，王晓春，张文

( 1. 江苏大学医学院，江苏镇江 212013； 2. 常州市金坛区中医医院呼吸科，江苏常州 213200)

冠状病毒(Coronavirus)因其在电子显微镜下看起来像皇冠，因此得名。冠状病毒颗粒呈圆形或椭圆形，亦为多形性，直径50～200 nm，属于尺寸较大的病毒(图1)。冠状病毒是包膜病毒，病毒衣壳外面包裹着脂质包膜，其上排列较宽的刺突(S蛋白)，形状如太阳光环。S蛋白位于病毒表面，形成棒状结构，作为病毒的主要抗原蛋白之一，负责识别宿主细胞表面的受体，可刺激机体产生中和抗体。

2019年底爆发流行的新型冠状病毒由于其基因序列与之前发现的冠状病毒有一定的差异，现已由国际病毒分类委员会(International Committee on Taxonomy of Viruses，ICTV)正式命名为SARS-CoV-2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2)。该命名也提示了其与2003年爆发的SARS冠状病毒(SARS-CoV)有较高的亲缘关系。SARS-CoV-2基因组全长约29 800个碱基对，基因组一般含有13个基因，编码14个蛋白，主要包括多聚蛋白(polyprotein)、刺突蛋白(spike protein，S)、基质蛋白(matrix protein，M)、囊膜蛋白(envelop protein，E)和衣壳蛋白(nucelocapsid protein，N)及其他此类病毒特有蛋白(图2)。

冠状病毒科目前分为4个不同的属，分别是α-CoV、β-CoV、γ-CoV和δ-CoV。SARS-CoV-2与SARS-CoV和2012年爆发的MERS-CoV同属于β-CoV家族成员(图3)。

图2 新型冠状病毒基因组结构

在科研人员和医务工作者的不懈努力下，我们对SARS-CoV-2及其所致疾病的认识已不断加深。但是我们也要清醒地认识到，对该病毒还有很多未解之处，本文将对亟待阐明的若干关键科学问题进行讨论。

图3 冠状病毒系统发育树[1]

1 命名之乱

在此次新型冠状病毒疫情暴发初期，世界卫生组织将该病毒暂时命名为2019新型冠状病毒(2019 novel coronavirus，2019-nCoV)，随后中国国家卫生健康委员会将该病毒引起的肺炎命名为新型冠状病毒肺炎(novel coronavirus pneumonia，NCP)。2月11日，世界卫生组织总干事谭德塞宣布，将新型冠状病毒感染的肺炎命名为“COVID-19”(corona virus disease 2019) [https:∥www.who.int/emergencies/diseases/novelcoronavirus-2019(accessed Feb 18,2020)]。几乎就在同时，国际上专门对病毒进行生物学分类和命名的国际组织-国际病毒分类委员会冠状病毒命名小组(coronavirus study group，CSG)发表声明，将新型冠状病毒命名为“SARS-CoV-2”[2]。一般来说，疾病名称应该与病毒名称及致病特征关联起来，对SARS-CoV-2来说显然没有做到这一点，其命名引起了很大的争议。事实上，命名的差异主要来自于世界卫生组织和ICTV对命名秉持的原则和标准不同。世界卫生组织命名病毒名称有几条公认的原则：命名必须与疾病相关联且便于发音；尽量避免出现地名、人名或者动物名称，从而减少对特定国家地区、种族的偏见。而ICTV的命名则采取的是一种科学的方法：根据最近的基因组测序，这种新病毒与导致2003年SARS流行的病毒属于同一种类，即与SARS相关的冠状病毒。对于此次新型冠状病毒及其疾病命名，中国学者也提出了多种命名建议，高福、石正丽等发文呼吁将病毒命名为人类冠状病毒2019(human coronavirus 2019，HCoV-19)[3]。希望相关命名机构能够充分沟通，解决命名混乱问题。

2 宿主之谜

病毒宿主(host)，指的是为病毒提供生存环境的生物。根据病毒的传播路线，可以把宿主划分为自然宿主、中间宿主和终宿主。自然宿主是指在自然界中为病毒提供生存和复制场所的生物，是病毒天然栖息和繁殖的生存环境。石正丽团队报道了SARS-CoV-2与一种蝙蝠(中华菊头蝠)中的冠状病毒序列一致性高达96%，在系统发育树上，SARS-CoV-2与SARS冠状病毒和SARS样冠状病毒的类群相邻，但并不属于SARS和SARS样病毒类群，故推测其自然宿主很可能是蝙蝠[4]。但是SARS-CoV-2在蝙蝠体内时还不具有跨种间屏障感染人(终宿主)的能力，一般认为还需要在中间宿主(们)内进行连续进化，才最终形成感染人的能力。目前已报道的潜在中间宿主有水貂、穿山甲等，例如，从马来穿山甲中分离的冠状病毒基因与新型冠状病毒刺突表面糖蛋白、小包膜蛋白、基质蛋白和核衣壳蛋白同源性分别为90.4%、100%、98.2%和96.7%。刺突蛋白受体结合结构域几乎与新型冠状病毒相同，仅有一个氨基酸序列差异。此外，被感染的马来穿山甲有明显的感染症状，肺泡、膀胱、肝脏、淋巴结、脾、唾液腺可见组织学病理改变；电镜下观察到典型的冠状病毒颗粒结构[5-7]。从目前的证据来看，穿山甲是除天然宿主蝙蝠外唯一被SARS-CoV-2感染的哺乳动物。对于穿山甲是不是唯一的中间宿主，抑或还有另外的中间宿主参与传播病毒目前还不得而知。因此，继续进行SARS-CoV-2天然宿主和中间宿主溯源，对切断动物传播源头、防止疫情死灰复燃有重大意义。同时，也要紧急立法对野生动植物交易和野味的消费实行更严格的规定，保护野生动物资源的同时，从源头上杜绝动物源性重大传染病的再次暴发。

3 传播途径之惑

根据最新一版“新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第六版)”，经呼吸道飞沫和密切接触传播是主要的传播途径。在相对封闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下存在经气溶胶传播的可能。曾经在一段时间内，气溶胶传播给公众带来了很大的恐慌。最新版治疗方案在肯定气溶胶传播途径的同时，强调了气溶胶传播的局限性。有研究显示，SARS-CoV-2的受体血管紧张素转化酶2(ACE2)不仅在肺细胞表达，在食道、回肠和结肠的上皮细胞中也高表达，提示了消化道感染也是潜在感染途径[8]。近日，有媒体报道钟南山、李兰娟院士团队分别从COVID-19患者的粪便样本中分离出SARS-CoV-2，证实了粪便中的确存在活病毒，提示可能存在粪-口传播途径。在防范粪-口传播的同时也要注意，粪便里的病毒也可能会污染物体表面或者形成气溶胶导致接触传播或者呼吸道传播(粪-鼻传播？)。最近，单细胞转录组分析证明了ACE2在肾脏中的表达，并且有研究团队从COVID-19患者尿液中也分离出了SARS-CoV-2，提示了尿液传播的可能性[9]。需要注意的是，虽说在尿液里面检测到活病毒的存在，但是病毒如何进入尿液，在尿液中的载量(viral load)如何，能否足够引起感染还需要进一步的研究。除了上述水平传播途径，没有证据显示SARS-CoV-2可以通过垂直传播[10]。

4 “复发”疑云

加拿大有报道称，已康复的新冠肺炎患者出院后仍携带SARS-CoV-2[11]。国内也有报道治愈后居家隔离的COVID-19患者，在隔离的第10天，复检查出核酸阳性。这引发了民众警觉，担心是病毒“复发”或“二次感染”。在探讨是否为“复发”抑或“二次感染”之前，需要厘清的是当前的“出院标准”。根据国家卫健委发布的《新型冠状病毒肺炎防控方案》(第五版和第六版)，出院条件：体温恢复正常三天以上；呼吸道症状明显好转；肺部影像学显示急性渗出性病变明显改善(肺部影像学显示炎症明显吸收，第五版)；和连续两次呼吸道标本核酸检测阴性(采样时间至少间隔1天)。而核酸检测又是确诊SARS-CoV-2感染的金标准。需要注意的是，病毒载量在症状出现后约10天后达到峰值，随后开始下降[12]。而病毒载量降低后，由于检测试剂的灵敏度和取样等因素，可能带来假阴性结果。据湖北专家组组长赵建平表示，鼻咽拭子核酸检测阳性率只有30%～40%。根据SARS-CoV-2的姊妹病毒SARS-CoV的研究结果，康复患者体内至少两年内仍可检测到具有保护作用的IgG中和抗体[13]。综上，我们有理由推测，所谓的“复发”或“二次感染”最合理的解释是测不准导致的假阴性。这也提示了病毒核酸检测的局限性。鉴于目前已有抗体检测试剂，在出院检测时应考虑在检测核酸的同时把抗体检测纳入辅助诊断，如果抗体有4倍以上增高才是进入恢复期。

5 全球流行之忧

截至2020年2月25日，日本、韩国、意大利、伊朗等国出现大量新增病例(图4)。世界卫生组织此前已表示，意大利、伊朗、韩国等国的疫情令人担忧，将提供必要的技术性支持，帮助各国了解病毒及其传播方式。伦敦帝国学院(Imperial College London)全球传染病分析中心(MRC Centre for Global Infectious Disease Analysis)的WHO传染病建模团队的一份最新报告指出，中国大陆以外大约有三分之二的病例可能未被发现。考虑到SARS-CoV-2极强的传染能力(R0值预计为2.5～4.5)，未被发现并隔离的病例将带来极大的传播风险。约翰霍普金斯大学Jennifer Nuzzo表示，虽然WHO并未将COVID-19正式列为全球性流行病，但事实上已经处于全球性流行病的早期阶段。对于各国政府来说，应该做好全球流行的应对准备。例如，建立基于大数据的疫情预测模型，进行疫情预测和指导疫情干预；要加强针对病毒流行病学特性的研究和动态监测，特别是对病毒的传染力、传染率以及变异性检测；做好SARS-CoV-2在人群中长期存在的准备，应加快其疫苗的研发。