抗新型冠状病毒药物研究进展*
2020-06-22郑梦竹李明雪吴灿荣杨月影王亚丽顾小霞陈丽霞张勇慧
郑梦竹,李明雪,吴灿荣,杨月影,王亚丽,顾小霞,项 珂,徐 阳,陈丽霞△,张勇慧△,李 华△
1华中科技大学同济医学院药学院,武汉 430030 2沈阳药科大学无涯创新学院,沈阳 110016
2019年底爆发的新型冠状病毒(SARS-CoV-2)肺炎疫情对广大人民的身体健康和生命安全造成了严重的威胁,世界卫生组织于2020年1月30日宣布其为国际关注的突发公共卫生事件。截止2020年3月2日,我国国内确诊SARS-CoV-2感染肺炎患者80174例,死亡2915例,确诊病例数远超2003年的严重急性呼吸综合征(SARS)。由于SARS-CoV-2感染传播速度快,传染性强,目前还没有特效治疗药物。本文详细综述了目前抗SARS-CoV-2药物的研究进展,以期为进一步的药物研发提供参考。
1 SARS-CoV-2
2020年2月12日,国际病毒分类委员会宣布在中国武汉市爆发的新型冠状病毒的正式分类名为严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)。同日世界卫生组织(WHO)宣布,由这一病毒导致的疾病正式命名为COVID-19。SARS-CoV-2属于β属冠状病毒,是一种有囊膜的单链RNA病毒,研究表明其是感染人类的冠状病毒家族的第七个成员[1]。与严重急性呼吸综合症病毒(SARS-CoV)及中东呼吸综合症病毒(MERS-CoV)相似,SARS-CoV-2基因组可编码非结构蛋白,如3C样蛋白酶(3CLpro)、木瓜样蛋白酶(PLpro),及结构蛋白,如刺突蛋白(Spike,S)和辅助蛋白。前期研究报道SARS-CoV-2的自然宿主可能是蝙蝠[2],而中间宿主目前尚无定论。由华南农业大学,岭南现代农业科学与技术广东省实验室沈永义教授、肖立华教授等联合开展的最新研究表明,穿山甲可能为SARS-CoV-2的潜在中间宿主[3]。目前已有证据表明SARS-CoV-2能够持续人传人,其引发的肺炎传播途径主要有接触传播和飞沫传播两种,此外还可能存在粪-口传播途径[4]。SARS-CoV-2感染以发热、乏力、干咳为主要表现,严重者可能发展为如急性呼吸窘迫综合征等严重后果[5]。值得注意的是,根据钟南山院士团队的研究报道,在1099例COVID-19病例中,只有43.8%在早期出现了发热症状[6]。而近期陆续有相关临床研究发现,SARS-CoV-2感染累及的不仅只有呼吸系统,除了典型的肺部感染症状之外,危重患者还存在肝脏、心脏、肾脏等多器官受损的表现,甚至出现功能衰竭[7-10]。上海复旦大学附属中山医院樊嘉院士、蔡加彬博士团队,与复旦大学生物医学研究院蓝斐团队及新格元生物科技公司通力合作,研究成果在bioRxiv发表。他们的研究表明,SARS-CoV-2有可能会损伤胆管细胞,提示新冠病毒感染患者的肝功能异常可能是由于胆管细胞损伤引起的,但是也有可能是药物引起的肝细胞损伤[7]。
2 抗SARS-CoV-2化学药物
结构蛋白S蛋白是介导病毒入侵细胞不可或缺的部分。非结构蛋白3CLpro、PLpro和RNA依赖性RNA聚合酶(RdRp)是病毒生命周期中的关键酶。PLpro在病毒基因组复制及逃避宿主抗病毒天然免疫中发挥重要作用,其不仅具有蛋白水解酶活性,还具有去泛素化酶(DUB)活性。Plpro可利用其蛋白水解酶活性及DUB活性,通过一系列分子机制逃避宿主抗病毒免疫反应,抑制干扰素表达,它是除3CLpro之外,另一个冠状病毒感染人类所必需的重要蛋白[11]。通过对SARS-CoV-2基因组(GenBank ID:MN908947.3)序列进行分析,表明3CLpro、PLpro、RdRp的催化位点具有高度的保守性,并且与SARS-CoV和MERS-CoV中的酶具有高度的序列相似性[12-13]。此外,蛋白结构分析结果显示SARS-CoV-2、SARS-CoV和MERS-CoV病毒酶的药物结合口袋可能具有保守性[13]。有研究报道,S蛋白、3CLpro、PLpro、RdRp是开发抗SARS-CoV-2药物的重要靶点。除此之外,已有的MERS和SARS病毒抑制剂也可能通过“老药新用”的途径用于治疗SARS-CoV-2感染。
SARS-CoV-2基因组序列与SARS-CoV具有70%的序列同源性,在致病机制上SARS-CoV-2与SARS-CoV是否同样具有相似性呢?前期研究报道SARS-CoV通过S蛋白与宿主细胞受体血管紧张素转化酶Ⅱ(ACE2)结合而侵入机体,ACE2是SARS-CoV的功能受体[14]。针对此次新型冠状病毒,研究人员首先比较了SARS-CoV-2、SARS-CoV和MERS-CoV的S蛋白的宿主受体互作区(receptor binding domain,RBD),结果显示在RBD区域中,SARS-CoV-2与SARS-CoV比较相似,但与MERS-CoV差别较大,因而排除了S蛋白与DPP4(dipeptidyl peptidase 4)互相作用感染人的可能[2]。已经证明SARS-CoV S蛋白与ACE2相互作用的5个关键氨基酸,在SARS-CoV-2中有4个发生了改变[2]。值得注意的是,变化后的氨基酸在整体性上完美地维持了SARS-CoV的S蛋白与ACE2蛋白相互作用的原结构构象。与SARS-CoV和ACE2的作用相比,SARS-CoV-2的新结构与ACE2互相作用的能力由于丢失少数氢键而有所下降,但是仍然能达到很强的结合自由能(-50.6 kcal/mol)[2]。该结果表明,SARS-CoV-2同样可能通过S蛋白与人ACE2相互作用来感染人的呼吸道上皮细胞。因此,ACE2蛋白是SARS-CoV-2感染的关键分子,武汉病毒研究所石正丽团队的研究已报道ACE2是SARS-CoV-2感染细胞必不可少的蛋白[15]。来自美国得克萨斯大学奥斯汀分校的McLellan团队报道了SARS-CoV-2 S蛋白的冷冻电镜结构[16]。他们的研究发现,SARS-CoV-2 S蛋白和ACE2的结合强度约为15 nM,是SARS-CoV与ACE2结合强度的10到20倍[16]。西湖大学周强实验室利用冷冻电镜技术,世界上首次成功解析出ACE2的全长结构,随后他们进一步解析出ACE2全长蛋白与SARS-CoV-2 S蛋白受体结合结构域的复合物结构,该研究成果为理解冠状病毒侵染细胞提供了更多的线索[17]。清华大学王新泉课题组和张林琦课题组通过X射线衍射技术,解析出了SARS-CoV-2 S蛋白RBD与人受体ACE2蛋白复合物的晶体结构,结构分析确定了SARS-CoV-2 RBD中对ACE2结合至关重要的残基,证明其中大多数高度保守或者和SARS-CoV RBD中的残基具有相似的侧链特性[18]。中国科学院微生物研究所与广大科技工作者共享了SARS-CoV-2 S蛋白RBD和人受体ACE2复合物的2.5埃分辨率晶体结构,首次揭示了S蛋白与受体ACE2在原子层面上的相互作用[19]。这一系列成果互相验证、互为补充,揭示了SARS-CoV-2入侵人体细胞的第一步。以上述蛋白为靶标,很可能得到理想的抗SARS-CoV-2药物。
2.1 处于临床前研究阶段的潜在抗SARS-CoV-2药物
此部分我们主要综述各个研究团队的初步研究结果,提示一些目前处于临床前研究的药物具有潜在的抗SARS-CoV-2作用,这些化合物的药效值得进一步研究。
2.1.1 针对抗病毒靶点研究的潜在抗SARS-CoV-2药物 在疫情发生后,饶子和/杨海涛团队快速表达了SARS-CoV-2的3CL水解酶(Mpro)并获得了其高分辨率晶体结构(PDB ID:6LU7)。在此基础上,该团队综合利用计算机虚拟筛选与酶学测试技术,重点针对已上市药物以及自建的多种实体“化合物数据库”进行了药物筛选,发现了包括HIV治疗药物卡非佐米、洛匹那韦、利托那韦等在内的30种可能对SARS-CoV-2有效的治疗药物,该项成果为临床治疗提供了用药参考,为后续抗SARS-CoV-2药物研发提供了思路[20]。
李华/陈丽霞/李行舟团队利用生物信息学和结构基因组学的方法系统分析了SARS-CoV-2基因编码的蛋白质,并将其基因序列与SARS-CoV、MERS-CoV等冠状病毒基因序列进行了比对,通过同源建模的方法构建了19个新型冠状病毒蛋白和1个人类宿主蛋白的同源结构,为进一步发现特异性靶向SARS-CoV-2的化合物提供了理论基础[21]。该研究团队通过基于人工智能的药物虚拟筛选,从FDA批准的ZINC药物数据库、自建的中药和天然产物数据库(含常见抗病毒抗炎症中药成分)中筛选,得到了一系列与靶点具有高亲和力的化合物。筛选到的化合物包括一些抗病毒药,如利巴韦林、缬更昔洛韦、胸腺嘧啶核苷等;抗菌药物,比如头孢吡胺、柳氮磺吡啶、苯乙西林等;抗哮喘药,如孟鲁司特、非诺特罗、普萘洛尔等;保肝药,如水飞蓟宾,以及橙皮苷、黄芩苷、穿心莲内酯及其衍生物等天然产物。上述药物抗SARS-CoV-2的作用还值得进一步研究[21]。
此外,本团队的研究还发现人类的弗林蛋白酶(Furin)可能是治疗COVID-19的新靶点,研究小组进一步针对Furin进行计算机虚拟筛选,发现一些已上市药物,包括伊立替康、苏拉明、磷酸氟达拉滨、洛美沙星、羟芪巴脒、伊马替尼等,以及一些天然产物,包括来源于茶叶的ECCG,有抗病毒作用的一些类黄酮、穿心莲内酯及其衍生物等,经预测对Furin有很高亲和力,这些药物抗SARS-CoV-2的作用值得进一步研究[22]。上述这些潜在抗SARS-CoV-2化合物均由计算机虚拟筛选得到,还需要进一步的体外和体内实验来验证它们的抗SARS-CoV-2活性。
中科院上海药物研究所徐志建和朱维良研究团队建立了基于SARS Mpro结构的同源模型,并把1903种小分子药物与模型进行对接。根据对接分数及与已知Mpro配体结合模式的3 D相似性,有4种药物被选出进行结合自由能计算。他们的研究结果显示,通过MM/GBSA和SIE方法均筛选出奈非那韦(nelfinavir),其结合自由能分别为-24.69±0.52 kcal/mol和-9.42±0.04 kcal/mol,奈非那韦可能是SARS-CoV-2 Mpro的潜在抑制剂[23]。
格瑞弗森(Grifithsin,GRFT)是一种源自红藻的凝集素,可与各种病毒糖蛋白(包括HIV糖蛋白120和SARS-CoV S糖蛋白)表面的寡糖结合。研究表明Grifithsin特异性与SARS-CoV S糖蛋白结合并抑制病毒进入细胞[24]。Griffithsin的凝胶或灌肠剂已经在Ⅰ期临床研究中用于预防HIV感染,但若要用于治疗或预防SARS-CoV-2,仍然需要重新评估它的效力和递送系统。尽管如此,格瑞弗森仍然具有一定程度的研究价值。
2.1.2 针对炎症风暴以及抗氧化机制的潜在抗SARS-CoV-2药物 温州医科大学附属第一医院夏景林团队发现沙利度胺片(Thalidomide,反应停)治疗COVID-19有初步疗效[25]。该研究对患者用药前后的细胞因子水平进行测定,结果显示,经反应停治疗后患者IL-2、6、10以及干扰素γ(INF-γ)均明显下降,免疫功能指标显著改善[25],提示反应停能够抑制炎症因子释放,减弱炎性因子风暴。此外,该研究还提示反应停具有提高免疫功能、镇静安眠的作用,还可消除抗病毒药引起的呕吐、腹泻,以及抗血管生成,减轻肺纤维化[25]。
武汉大学中南医院重症医学科主任彭志勇教授及其团队正在进行大剂量维生素C治疗COVID-19的临床试验。他们认为,无论是SARS、MERS,还是现在的COVID-19,患者致死的主要原因都是急性呼吸窘迫症,以及其他多器官功能衰竭导致的并发症。在病毒引起氧化应激增加,患者出现急性呼吸窘迫症等多器官功能衰竭的情况下,维生素C等抗氧化剂可能可以发挥积极的作用[26]。由于此临床试验还未完成,目前尚无直接证据证实大剂量维生素C治疗COVID-19的临床有效性。
2.1.3 其他处于临床前研究阶段的潜在抗SARS-CoV-2药物 新发与再现传染病研究所所长徐建青带领科研团队研制出一款广谱抗病毒喷剂(名称:抗病毒喷剂),可用于应急病房职业防护,目前已通过伦理审查,首批药物于2020年1月26日送入上海市公共卫生临床中心的应急病房使用。该喷剂直接通过喉咙给药,可起到预防效果,因目前尚无法大规模生产,只能用于一线医护人员[27]。
Galidesivir(BCX4430)是一种腺苷类似物,最初为抗丙肝病毒开发,目前正在进行早期临床研究,评估其在健康受试者中的安全性和对黄热病的疗效。Galidesivir在临床前研究中显示了对多种RNA病毒,包括SARS和MERS有抗病毒活性[28-29],推测其对SARS-CoV-2也具有潜在的应用价值。
2.2 进入临床试验的潜在抗SARS-CoV-2药物
通过检索中国临床试验注册中心发现,截至3月2日已经有超过300项与COVID-19有关的临床试验在该平台进行了注册。表1列举了这些试验中涉及到的一些化学药物,在此我们仅对其中目前已在临床使用的化学药物进行详细的阐述。
武汉金银潭医院黄朝林报道了洛匹那韦/利托那韦片(商品名:克力芝)联合治疗SARS-CoV-2感染肺炎的随机对照试验[5]。洛匹那韦是人类免疫缺陷病毒1(HIV-1)蛋白酶抑制剂,通常与利托那韦联合使用。根据洛匹那韦/利托那韦片之前对SARS-CoV感染患者具有“实质性的临床益处”的结果,推测采用该疗法也可能对SARS-CoV-2感染的患者有效。克力芝的临床试验在华中科技大学同济医学院附属同济医院及武汉市金银潭医院进行。然而,李华等团队的研究表明克立芝并未能对接到很好的新冠病毒靶点,结合近期临床研究的效果,克立芝的临床疗效有待进一步确认[21]。
瑞德西韦(Remdesivir,GS-5734)(图1)是一种核苷酸类似物,能够抑制RdRp的合成,从而抑制病毒复制,起到抗病毒作用。它是一款在研的广谱抗病毒药物。瑞德西韦由Gilead(吉利德制药)研发,从开始研发到现在已将近10年。在体外和动物模型中,瑞德西韦已被证实对SARS和MERS的病毒病原体均有活性,因此瑞德西韦对SARS-CoV-2也可能有效。李华等团队利用分子对接技术,表明瑞德西韦可能是SARS-CoV-2宿主细胞表面Ⅱ型跨膜丝氨酸蛋白酶(TMPRSS2)的抑制剂,可阻止病毒和宿主细胞膜的融合[21]。Jon Cohen曾在Science发表评论,称瑞德西韦可能更适合冠状病毒的治疗[30]。随后《新英格兰医学杂志》(NEJM)报告了在美国确认的首例SARS-CoV-2感染病例,并描述了该病例的鉴定、诊断、临床过程和管理,包括患者在病情第9天表现为肺炎时的最初轻度症状[31]。该文指出美国医生将瑞德西韦用于首例确诊患者的治疗中,这名患者的临床症状出现了显著改善[31]。同时,中国科学院武汉病毒研究所与军事医学科学院毒物药物研究所联合公布,称发现了三种“老药物”——瑞德西韦、氯喹、利托那韦在细胞水平对SARS-CoV-2具有较好的抑制作用[32]。研究表明,瑞德西韦作用于Vero E6细胞SARS-CoV-2的半数有效浓度EC50为0.77 μmol/L,选择指数SI大于129,该结果提示瑞德西韦在细胞水平能有效抑制SARS-CoV-2的感染,但其在人体中的作用还需进行临床验证[33]。日前研究人员在MERS-CoV感染的非人类灵长类动物恒河猴模型中测试了瑞德西韦的治疗功效。结果显示,瑞德西韦的感染前给药能够预防MERS-CoV感染,感染后给药能改善恒河猴的症状[34]。无论在动物感染MERS-CoV之前或之后使用瑞德西韦,均有明显的临床益处,包括临床体征减少、肺部病毒复制减少以及肺部病变的存在和严重程度降低等[34]。这些数据表明,瑞德西韦是有前途的抗MERS药物,可考虑在临床试验中应用,也可以考虑将其用于更广泛的冠状病毒感染。目前,瑞德西韦正在武汉市金银潭医院、武汉市肺科医院、武汉协和医院、武汉同济医院等开始Ⅲ期临床试验,其最后的效果还须等到试验结束,通过对其病毒学证据、临床指标、影像学指标等进行综合评估来判断。
李兰娟院士团队发现阿比朵尔和达芦那韦两种药物能有效抑制SARS-CoV-2(图1)。阿比朵尔的主要适应证是A类、B类流感病毒引起的流行性感冒,同时对其他一些呼吸道病毒感染可能也具有抗病毒活性。阿比朵尔的抗病毒作用机制为抑制流感病毒脂膜与宿主细胞的融合,从而阻断病毒的复制。同时它还能通过诱导干扰素的产生,显著活化巨噬细胞的吞噬功能,提高机体免疫力。达芦那韦是一种HIV-1蛋白酶抑制剂,原用于艾滋病的治疗。初步体外细胞实验测试结果显示,与未经药物处理的对照组比较,10~30 μmol/L的阿比朵尔能有效抑制冠状病毒,抑制效率达60倍,并显著抑制病毒所引起的细胞改变;300 μmol/L达芦那韦能显著抑制病毒复制,抑制效率达280倍[35]。但上述仅为体外细胞实验的结果,还需要经过动物实验和人体的临床研究。在国家卫生健康委员会2月19日发布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第六版)》中,阿比朵尔成为推荐治疗药物,达芦那韦未被提及。但近期也有研究提示,未发现阿比多尔具有改善COVID-19患者症状或缩短其呼吸道标本病毒核酸转阴时间的作用,其有效性仍有待进一步临床研究确认。
法匹拉韦(Favipiravir,T-705)(图1)是一种鸟嘌呤类似物,能够有效地选择性抑制RNA病毒的RdRp,法匹拉韦不仅对多种类型和亚型的流感病毒有效,还能有效抑制埃博拉病毒(Ebola)、黄热病(yellow fever)病毒、基孔肯雅病毒(chikungunya)、诺如病毒(norovirus)、和肠病毒(enterovirus)[36-38]。在Vero E6细胞中,法匹拉韦对SARS-CoV-2的半数有效浓度EC50为61.88 μmol/L[33]。在由国家感染性疾病临床医学研究中心、深圳市第三人民医院(南方科技大学第二附属医院)开展的法匹拉韦治疗新型冠状病毒肺炎的临床试验中,根据试验组和对照组共80例的初步结果显示,法匹拉韦治疗组尚未发现明显的不良反应,其副作用明显低于克力芝组,患者依从性好[38],其抗病毒疗效优于克力芝组[39]。在武汉大学中南医院牵头开展的法匹拉韦治疗新型冠状病毒肺炎的多中心临床研究中,已有88例患者完成了疗程为7 d的临床观察,阶段性结果显示,试验组治疗7 d的临床恢复率优于对照组,治疗第6天咳嗽缓解率达93.2%,显著高于对照组的68.2%[40]。目前,正在进行后续的临床观察和结果分析。鉴于法匹拉韦的安全性好、疗效明确、药品可及,科研攻关组已正式向医疗救治组推荐,建议尽快纳入诊疗方案。目前,法匹拉韦正在武汉开展大规模临床研究,在近日发布的《军队支援湖北医疗队新型冠状病毒感染疾病诊疗方案(试行第一版)》中,法匹拉韦榜上有名。
利巴韦林(Ribavirin)(图1)俗称病毒唑,是一种鸟嘌呤衍生物,原用于治疗丙型肝炎病毒(HCV)和呼吸道合胞病毒(RSV)的感染。该药已经在SARS和MERS患者中进行了评估,但高剂量使用时其可能有致严重贫血等副作用,并且它是否具有足够抗SARS-CoV-2的效力,目前尚不明确[41-42]。在第五版新型冠状病毒诊疗方案中纳入了利巴韦林,但随后国家卫生健康委员会便发布通知,鉴于大剂量利巴韦林的安全性,调整其用法用量。第六版诊疗方案中虽然还有利巴韦林,但是建议与干扰素或洛匹那韦/利托那韦联合应用。在第七版诊疗方案中同样有此建议。
前期研究报道,氯喹(图1)对SARS-CoV-2的半数有效浓度EC50为1.13 μmol/L,选择指数SI大于88,说明氯喹在细胞水平能有效抑制SARS-CoV-2[33]。李华等的团队研究发现,氯喹分子对接预测的可能靶点为Nsp3b或者E-Channel[21]。目前有关氯喹治疗COVID-19的临床试验已在多家医院展开,与氯喹结构高度相似的羟氯喹的临床试验也已开始进行。磷酸氯喹是氯喹的磷酸盐化合物,是一种治疗疟疾的药物,已经在临床上使用超过70年。基于前期的临床研究结果,可以明确磷酸氯喹治疗COVID-19具有一定的疗效[43]。在2020年2月17日举行的国务院联防联控机制新闻发布会上,科技部生物中心副主任孙燕荣介绍说磷酸氯喹治疗新型冠状病毒肺炎有效,并且没有发现与药物相关的严重不良反应。专家组一致认为,该药用于广泛人群治疗的安全性是可控的[43]。在2020年3月6日的国务院联防联控机制举行新闻发布会上,宣布磷酸氯喹已成为COVID-19的临床救治用药,在华中科技大学同济医学院附属协和医院西院区的760位患者中,已有285人次使用磷酸氯喹作为治疗药物,目前尚未发现明显不良反应[44]。钟南山院士指出磷酸氯喹目前还算不上特效药,但是从现有苗头来看,是值得探讨的药[45]。他表示“磷酸氯喹是老药,短期使用来看,没有太大的副作用。相当一部分患者能够在15天内使得病毒转为阴性。与其他药物对比,副作用不是很大,个别会出现腹泻。极个别患者会出现耳鸣,停药后就会恢复”[45]。
图1 潜在的抗SARS-CoV-2药物Fig.1 Potential anti-SARS-CoV-2 drugs
3 SARS-CoV-2疫苗的研制
2020年1月2日,中国科学院武汉病毒研究所获得了SARS-CoV-2的全基因组序列,1月5日,该新型冠状病毒被成功分离,并于1月9日按标准完成国家病毒资源库入库[46-47]。1月11日,受国家卫生健康委员会指定,武汉病毒所向世界卫生组织提交和发布了SARS-CoV-2基因组序列信息[46]。中国疾病预防控制中心、同济大学附属东方医院转化医学平台与斯微(上海)生物科技有限公司、香港大学、美国国立卫生研究院(National Institutes of Health,NIH)、美国强生公司等全球多家医药机构和公司均积极参与疫苗的研发(表2)。据科技部生物中心主任张新民介绍,由于SARS-CoV-2疫苗研发难度比较大,周期比较长,为了确保尽早研发成功,并行安排了多条技术路线,包括灭活疫苗、重组蛋白疫苗、核酸疫苗等,目前部分疫苗品种已进入动物实验阶段。
重组蛋白疫苗是指把病毒的目的抗原基因构建于表达载体上,将已构建的表达蛋白载体转化入细菌、酵母、哺乳动物或昆虫细胞,在一定的诱导条件下,表达出大量的抗原蛋白,经纯化后制备成的疫苗。中科院微生物研究所研究员严景华介绍,中科院承担的工作是制备重组蛋白疫苗,目前疫苗进展非常顺利,现已在动物体内进行测试,还要进行安全性评价。核酸疫苗是指将编码某种抗原蛋白的外源基因(DNA或RNA)直接导入到动物体细胞内,并利用宿主细胞的表达系统合成抗原蛋白,进而诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答,从而达到预防和治疗疾病的目的。中国疾控中心、上海同济大学医学院和上海生物技术公司斯微生物正在共同研发SARS-CoV-2 mRNA疫苗,他们公布消息表示在2020年2月10日开始动物实验。2020年2月24日,美国生物制药公司Moderna宣布已将第一批快速研发的试验性SARS-CoV-2疫苗mRNA-1273运往美国国家过敏与传染病研究所(National Institute of Allergy and Infectious Diseases,NIAID),用于计划中的Ⅰ期临床研究。2月25日,NIAID在ClinicalTrials.gov上公布了该Ⅰ期临床研究。灭活疫苗是指对病毒或细菌进行培养后,用加热的方法或使用化学试剂将其灭活制备而成的疫苗。关于灭活疫苗的制备,中国相关负责人称,目前已经完成病毒接种细胞及病毒细胞的适应性传代培养,并合作开展了感染性动物模型的建立工作[48],同时并行开展了检测检定方法的建立,完成了下游纯化方法的建立,并已初步建立病毒灭活疫苗的质量标准,目前计划今年9月中下旬生产出合格样品申报临床试验[48]。腺病毒载体疫苗是指以病毒为载体,将保护性抗原基因重组入病毒基因组,然后采用能表达保护性抗原基因的重组病毒制成的疫苗。在此方面,我国已于2020年2月5日完成了抗原基因的DNA质粒的构建,2月12日在细胞水平上证实了抗原蛋白的成功表达,2月15日获得重组腺病毒载体候选疫苗株,预计于2月28日前开展动物实验[45]。2月22日,浙江省科技厅副厅长宋志恒宣布,第一批疫苗已经产生抗体,并进入动物实验阶段,重组腺病毒载体疫苗的研究,已经开始重组病毒的培养,将于近期开展动物实验[49]。
在3月6日的国务院联防联控机制新闻发布会上,国家卫生健康委员会科技发展中心主任郑忠伟介绍了目前国内科研部门采取的5条技术路线推进疫苗研发:灭活疫苗目前已进展到动物攻毒和动物毒理研究阶段;基因工程重组的亚单位疫苗目前进入到实验动物的有效性和安全性研究阶段;腺病毒载体疫苗目前处于动物实验的有效性和安全性研究阶段;减毒流感病毒载体疫苗目前已进入实验动物的有效性和安全性研究阶段;核酸疫苗,目前全球没有类似的人用疫苗上市。李兰娟院士曾说“疫苗成功研制至少还要三个月”,随后她又解释说“三个月”仅是初期研发的时间,SARS-CoV-2疫苗真正走向市场还有很长的路。
表2 SARS-CoV-2疫苗研发的相关进展Table 2 Advances in SARS-CoV-2 vaccine development
4 抗SARS-CoV-2抗体
研究报道SARS-CoV-2和SARS-CoV的S蛋白受体结合域(RBD)具有73%的相似性,据此推测已发现的SARS-CoV抗体可能可以用于治疗SARS-CoV-2感染。有研究结果显示SARS-CoV特异性人单克隆抗体CR3022能够与SARS-CoV-2的RBD有效结合,因此,CR3022有可能被开发成为单独或与其他中和抗体组合用于预防和治疗SARS-CoV-2感染的候选疗法[50]。
中国科大生医部魏海明教授/徐晓玲团队提出,炎症风暴可能是SARS-CoV-2感染致重症肺炎的关键机制,他们推测抗白介素6(IL-6)受体的单抗类药物——托珠单抗可以阻断COVID-19炎症风暴,并迅速拟定了“托珠单抗+常规治疗”的新治疗方案[51]。在第一阶段的临床研究中,14例COVID-19患者在治疗前均有两肺弥漫性病变,其中11例患者持续发热。采用“托珠单抗+常规治疗”的新治疗方案治疗后,11例发热患者体温全部降至正常,至今稳定,最长已持续超过7 d;呼吸功能氧合指数均有不同程度的改善;4例患者肺部CT病灶吸收好转[51]。根据现有的临床数据提示,该治疗方案很可能通过阻断炎症风暴,进而阻止患者向重症和危重症转变,从而降低病亡率[51]。周琪院士在新闻发布会上表示“初期实验的20个患者中,其中19个重症,1个危重,都是在1 d之内体温下降,两星期内19位患者出院,1位危重转成重症”。他表示托珠单抗进入了武汉地区,目前已在14家定点医院开展临床研究。孙燕荣指出“托珠单抗已经在武汉前线应用于治疗重症患者,截至3月5号,已经有272位重症患者使用托珠单抗进行救治。”
恢复期血浆被认为是治疗如SARS、MERS和Ebola等传染性疾病的潜在疗法。恢复期血浆是使用从病毒性疾病中康复的患者身上采集的全血或血浆,并在疾病爆发期间用于治疗。在目前没有特定的疫苗或药物可用于治疗疾病的情况下,采用这种恢复期血浆治疗SARS-CoV-2感染是比较可行的方法。国药中国生物已完成对部分康复者血浆的采集工作,正在开展SARS-CoV-2特免血浆制品和特免球蛋白的制备。经过严格的血液生物安全性检测,病毒灭活,抗病毒活性检测等,已成功制备出用于临床治疗的特免血浆,在中国生物武汉生物制品研究所、国药集团武汉血液制品有限公司、武汉市江夏区第一人民医院、武汉血液中心、中科院武汉病毒研究所、中国食品药品检定研究院的紧密合作下,投入临床救治重症患者[52]。截至目前,武汉市江夏区第一人民医院、武汉金银潭医院等多家医院共对11位重症患者进行恢复期血浆治疗,治疗后患者临床症状明显改善,各项检测指标全面向好,没有明显不良反应。科技部生物中心主任张新民表示,处于恢复期的患者血浆中,存在大量的保护性抗体,可以用于对重症患者的治疗。在2月17日召开的国务院联防联控机制新闻发布会上,国家卫生健康委员会医政医管局监察专员郭燕红介绍说“新型冠状病毒肺炎康复者恢复期血浆治疗是对重症和危重症非常有效的一个重要手段,目前在临床上,通过现有病例的治疗,已经显示出很好的疗效”。2月19日,国家卫生健康委员会正式发布《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第六版)》,在方案中明确提出“康复者血浆治疗:适用于病情进展较快、重型和危重型患者”。
5 抗SARS-CoV-2的中医药
越来越多的研究表明中药具有抗病毒作用。中国科学院上海药物所和武汉病毒所初步发现中成药双黄连口服液在体外细胞实验中能够抑制SARS-CoV-2,但是否对患者有效,需要进一步验证[53]。目前,上海公共卫生临床中心、华中科技大学附属同济医院已经对双黄连口服液开展临床研究。针对此次疫情,国家卫生健康委员会中医药专家根据中医辨证施治的原则,在确诊患者临床治疗期的不同阶段提供了不同的中药处方和中成药等用于选择。比如在医学观察期乏力伴有发热患者,可使用金花清感颗粒、连花清瘟胶囊(颗粒)、疏风解毒胶囊(颗粒)和防风通圣丸(颗粒)等中药制剂;而对于乏力伴有胃肠不适患者可使用中成药藿香正气胶囊(丸、水、口服液)等。湖北省中医院巴元明等专家研制的组方4(即湖北省中医院“肺炎1号”)正式公布,应用于全省SARS-CoV-2感染肺炎疑似、临床诊断病例及确诊病例治疗[54]。广东省药监局、卫健委、中医药管理局发布通知,疫情期间允许广东省新型冠状病毒肺炎定点救治医院直接调剂使用透解祛瘟颗粒(曾用名“肺炎1号方”)。专家提示,该方仅限于治疗轻症确诊病例和疑似病例,不可当作预防方使用[55]。广州市科技局局长王桂林表示,截至2月14日17时,广州市第八人民医院运用肺炎1号治疗确诊病人184例。广州市第八人民医院中医科主任谭行华表示,肺炎1号方总有效率达到94.21%。广州呼吸健康研究院杨子峰教授在广东省疫情防控新闻发布上表示,连花清瘟胶囊/颗粒、六神胶囊/丸、血必净注射液对普通冠状病毒229E和SARS-CoV-2诱导的TNF-α、IL-6、MCP-1和IP-10等炎症因子过度表达有良好抑制作用[56]。华中科技大学同济医学院附属同济医院光谷院区中医药特色治疗小分队在同济医院全院推出3个中药协定处方,其中,“新型冠状病毒肺炎1号方(进展期不发热方)”主要适用于无发热且肺部炎症进展的重症危重症患者,“新型冠状病毒肺炎2号方(进展期发热方)”主要适用高热不退且肺部炎症进展的重症危重症患者,“新型冠状病毒肺炎3号方(恢复期方)”主要适用于乏力气短的恢复期患者,目前3个中药协定处方已在同济医院全院推广[56]。
在此次疫情当中,华中科技大学同济医学院附属同济医院研发的金叶败毒颗粒也被一线医疗人员用于COVID-19的防治。“非典”期间,金叶败毒颗粒也曾用于SARS-CoV感染的预防和治疗[57]。武汉新型冠状病毒肺炎诊疗专家组以及湖北省医疗专业组等专家根据临床实践,总结出“阿比多尔+金叶败毒颗粒”的用药方案,作为一般患者隔离期的推荐用药,被湖北省卫生健康委员会列入新型冠状病毒肺炎的防控药品之一[57]。
2月17日国家中医药管理局科技司司长李昱介绍,清肺排毒汤在治疗新型冠状病毒肺炎中取得良好临床疗效。自1月27日国家中医药管理局启动“中医药防治新型冠状病毒肺炎有效方剂临床筛选研究”,对山西、河北、黑龙江、陕西四省使用清肺排毒汤治疗SARS-CoV-2感染的肺炎患者[58]。在取得214例临床有效数据的情况下,2月6日国家卫生健康委员会、国家中医药管理局联合发文向全国推荐使用清肺排毒汤[58]。目前,已经有10个省57个定点医疗机构的701例使用清肺排毒汤的确诊病例纳入观察[58]。其中,130例治愈出院,51例症状消失,268例症状改善,212例症状平稳没有加重[58]。这些数据直观地显示出清肺排毒汤对治疗COVID-19患者具有良好的临床疗效和救治前景。第六版诊疗方案已将清肺排毒汤作为通用方案推广。
四川省药品监督管理局和四川省中医药管理局联合下发通知:疫情期间,同意西南医科大学附属中医医院申报的“清肺排毒合剂(新冠1号)”、成都中医药大学附属医院(四川省中医院)申报的“银翘藿朴退热合剂(新冠2号)”、“荆防藿朴解毒合剂(新冠3号)”,在全省205家新型冠状病毒感染的肺炎定点救治医院直接调剂使用,无需向省药品监督管理局提出调剂申请;非四川省定点医院申请调剂使用的,省药品监督管理局予以快速审批[59]。
在SARS-CoV-2感染患者的治疗过程中发现,有些早期病情较轻的患者在后期病情反而迅速加重,出现多器官功能衰竭,对患者生命造成严重威胁。目前认为细胞因子风暴是造成患者病情加重的主要原因。细胞因子风暴是在外界刺激下,机体产生的一种过度免疫反应。当病毒攻击机体时,刺激分泌产生大量的炎症因子,比如白细胞介素、干扰素等,随着炎症因子的渗出,在组织、器官中多种细胞因子会异常升高,对免疫系统造成干扰,导致机体产生过度免疫应答反应,进而导致多器官损伤,严重则可能导致死亡。近期有较多研究分别报道了一些可防治细胞因子风暴的中药,如双黄连口服液[60]、血必净注射液[61]、热毒宁注射液[62]、痰热清注射液[63]、清瘟败毒饮[63]、黄连解毒汤[64]、麻杏石甘汤[65]、清开灵口服液[66]、岗藿抗感汤[67]、宣肺透解剂[68]等。
中国工程院院士张伯礼指出,对COVID-19中度、轻度患者,经过中药治疗容易痊愈,中度患者向重症转化明显减少;对重度、危重度患者,可以稳定血氧饱和度、改善呼吸困难,具有一定的辅助治疗作用;对没有传染性,可以出院的恢复期患者,康复后期的中药治疗,可以避免一些后遗症。这几个方面都体现了中医药的优势,采用中西医结合进行治疗是个好办法[69]。目前采用中西医结合疗法进行治疗,取得了一些经验,但还需要优化中医诊疗方案,提高救治疗效,降低死亡率。
6 结论
2019年12月底,一场猝不及防的新型冠状病毒SARS-CoV-2肺炎疫情,打乱了中国人平静的生活。自疫情爆发以来,举国上下众志成城投入战“疫”。然而对于SARS-CoV-2,目前尚无特异有效的抗病毒药物。在严峻的疫情形势下,在最短时间内研发可用于COVID-19的药物是广大科研人员的重要任务。完全创新的药物存在投资大、相对研发周期长、风险高等特点,因此对于此次疫情,从已上市的或处于临床研究阶段的药物中寻找抗SARS-CoV-2的药物或许是更快的途径。此外,中医西医各有所长,各有侧重,优势互补,协同取效,中西协同救治病患尤为重要。我们应当充分发挥中医药的优势,制定完善中西医结合诊疗方案,充分地发挥中医药在新型冠状病毒肺炎防治中的作用。相信凭借科研人员的不懈努力,集结各方科技资源,最终会研发出抗SARS-CoV-2的治疗药物和疫苗。