■4月22日，哈佛醫(yī)學(xué)院Carly G. K. Ziegler等人在Cell在線發(fā)表題為“SARS-CoV-2 receptor ACE2 is an interferon-stimulated gene in human airway epithelial cells and is detected in specific cell subsets across tissues”的研究論文，該研究利用人類、非人類的靈長類動物和小鼠單細胞RNA測序（scRNA-seq）數(shù)據(jù)集遍及健康和疾病的數(shù)據(jù)集，以發(fā)現(xiàn)組織駐留細胞亞群中SARS-CoV-2的假定靶標(biāo)。

該研究確定ACE2和TMPRSS2共表達細胞在II型肺細胞，回腸吸收性腸上皮細胞中和鼻杯狀分泌細胞。令人驚訝的是，該研究發(fā)現(xiàn)在氣道上皮細胞中ACE2是干擾素刺激的基因（ISG）。該研究數(shù)據(jù)表明SARS-CoV-2可以利用物種特異性干擾素驅(qū)動的ACE2上調(diào)來增強感染。

干擾素有三種不同類型：I型干擾素、II型干擾素和III型干擾素。每種似乎都集中在幾乎不可區(qū)分的反應(yīng)上，這些反應(yīng)是通過STAT1同二聚體或STAT1 / 2異二聚體與ISG結(jié)合而介導(dǎo)的。然而，越來越多的證據(jù)表明，每種類型的IFN可能在宿主防御或免疫病理學(xué)中均具有非冗余作用，尤其是在上皮屏障上。

研究表明，I型IFN反應(yīng)的時機是體內(nèi)反應(yīng)的關(guān)鍵組成部分。在沒有針對混合效應(yīng)的對照試驗的情況下，已嘗試使用批準(zhǔn)的IFNs對SARS-CoV，MERS-CoV和SARS-CoV-2進行臨床治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)癥狀迅速改善或惡化，闡明組織和細胞類型的特定ISG及其活性對于了解IFN在人類SARS-CoV-2感染過程中在宿主防御中的作用至關(guān)重要[1]。

■4月21日，浙江大學(xué)梁廷波團隊在國際頂級醫(yī)學(xué)期刊BMJ在線發(fā)表題為“Viral load dynamics and disease severity in patients infected with SARS-CoV-2 in Zhejiang province, China, January-March 2020: retrospective cohort study”的研究論文，該研究系統(tǒng)地評估了從入院后感染SARS-CoV-2的96例患者（22例輕癥和74例重癥；時間為2020年1月19日至2020年3月20日）中收集的3000多個樣本中的病毒載量，并分析了病毒載量的時間變化以及不同樣本類型和疾病嚴重程度中病毒載量之間的相關(guān)性。該研究發(fā)現(xiàn)，在55名患者（59％）的糞便中和39名患者（41％）的血清中檢測到RNA。一名患者的尿液樣本中SARS-CoV-2呈陽性。糞便中病毒的持續(xù)時間（22天，四分位數(shù)范圍為17-31天）顯著長于呼吸系統(tǒng)（18天，13-29天）和血清樣本（16天，11-21天）。嚴重疾病患者（21天，14-30天）的呼吸道樣本中病毒的持續(xù)時間明顯長于輕度疾病患者（14天，10-21天）。在輕度組中，從疾病發(fā)作的第二周開始，呼吸道樣品中的病毒載量達到峰值，而在重度組中，病毒載量在第三周中繼續(xù)升高。超過60歲的患者和男性患者的病毒持續(xù)時間更長。

總之，糞便樣本中SARS-CoV-2的持續(xù)時間明顯比呼吸道和血清樣本中的更長，這凸顯了在預(yù)防和控制該流行病中需要加強糞便樣本的管理，并且該病毒在重癥患者中在呼吸組織中以更長的時間和更大的負荷持續(xù)存在，達到峰值的時間更晚[2]。

■4月19日，中國工程院院士李蘭娟團隊在醫(yī)學(xué)預(yù)印本平臺medRxiv在線發(fā)表了一篇研究論文“Patient-derived mutations impact pathogenicity of SARS-CoV-2”。該論文指出，新冠病毒已經(jīng)出現(xiàn)了能夠切實影響致病性的突變，它的變異和多樣性或被大大低估;不同變異毒株在細胞病變效應(yīng)和病毒載量方面差異可達270倍。

該研究團隊從浙江大學(xué)附屬第一醫(yī)院收治的患者中分離出11株新冠病毒毒株。這些患者年齡從4個月到71歲不等，其中10名患者有過武漢接觸史。在對分離出的11株毒株在Novaseq 6000平臺上進行超深度測序，并且同GISAID數(shù)據(jù)庫的1111個基因組序列進行比較后發(fā)現(xiàn)，這11位患者分離出的病毒共有33個突變，其中19個是首次發(fā)現(xiàn)的新突變。

研究人員還將上述分離出的毒株感染了Vero-E6細胞，定量評估了它們在感染后1、2、4、8、24和48小時的病毒載量，以及在感染后48和72小時的病毒細胞病變效應(yīng)。其中Vero-E6細胞(非洲綠猴腎細胞)，是一種異倍體細胞，和著名的Hela細胞系、犬腎細胞(MDCK細胞)一樣是常用的細胞系。這種細胞系具有與人體細胞非常相似的ACE2受體。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在感染Vero-E6細胞時，觀察到的突變會對病毒載量和細胞病理效應(yīng)產(chǎn)生直接影響，差異最高達270倍。而病毒載毒量越高，細胞的病變效應(yīng)和死亡率也隨之上升。這一發(fā)現(xiàn)表明，研究中觀察到的病毒突變，可以顯著影響新冠病毒的致病性，而這種突變在全球各地采集的病毒毒株中都可能存在[3]。

■4月17日，國際學(xué)術(shù)期刊Science Advances以封面論文的形式發(fā)表了病毒學(xué)國家重點實驗室劉實研究組的最新成果，論文題為“O-GlcNAc Transferase Promotes Influenza A Virus-Induced Cytokine Storm by Targeting Interferon Regulatory Factor-5”。該工作鑒定流感病毒感染過程中炎癥與糖代謝交互調(diào)控的一對分子靶標(biāo)，并解析其調(diào)控機制。

糖代謝是細胞內(nèi)能量代謝的最主要方式，而病毒感染誘發(fā)炎癥反應(yīng)必然需要能量供給。糖代謝信號網(wǎng)絡(luò)是否會與炎癥信號網(wǎng)絡(luò)交互調(diào)控？其機制是什么？這些問題成為病毒學(xué)領(lǐng)域一個尚未闡明的重要科學(xué)問題。O-GlcNAc轉(zhuǎn)移酶（O-GlcNAc transferase，OGT）是一種哺乳動物必需的酶，其將N-乙酰氨基葡萄糖（GlcNAc）以β-構(gòu)型的O-糖苷鍵連接到蛋白質(zhì)的絲氨酸和蘇氨酸羥基上。這種蛋白質(zhì)的翻譯后修飾對細胞內(nèi)的許多信號通路具有調(diào)節(jié)作用，并與多種重大疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。在本研究中，通過動物和細胞模型發(fā)現(xiàn)OGT在流感病毒誘導(dǎo)的細胞因子風(fēng)暴中起重要作用。隨后的機制研究表明，在流感病毒感染過程中，OGT通過與IRF5相互作用將GlcNAc連接到IRF5上。糖基化的IRF5隨后招募TRFA6并誘導(dǎo)IRF5泛素化。該研究揭示了重新編程細胞代謝活動在免疫系統(tǒng)激活和過度炎癥中起關(guān)鍵作用，也為篩選抗病毒藥物提供了新的線索[4]。

■中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究所、國家昆明高等級生物安全靈長類動物實驗中心彭小忠、劉紅旗和魯帥堯帶領(lǐng)的新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)動物模型建立攻關(guān)團隊和廣東省疾病預(yù)防控制中心柯昌文團隊合作，經(jīng)過2個月的努力，成功建立了SARS-CoV-2的非人靈長類動物感染模型。4月17日，該研究成果在bioRxiv預(yù)印本發(fā)表，題為“Comparison of SARS-CoV-2 infections among 3 species of non-human primate Model”。

由新冠病毒（SARS-CoV-2）引起的新冠肺炎（COVID-19）疫情正在全球范圍迅速蔓延，與病毒的戰(zhàn)斗還在繼續(xù)，新冠肺炎疫情的源頭和宿主、傳播途徑、致病機理和危害性等有待進一步理清，相應(yīng)藥物和疫苗的評價尤為重要，動物模型尤其是非人靈長類動物模型被認為是解決以上問題最好的方法之一。該研究團隊在攻關(guān)項目的支持下，選用了非人靈長類動物2個家族（舊世界猴和新世界猴）中的3個常用品種（恒河猴、食蟹猴和狨猴）進行SARS-CoV-2的感染，并且考慮了年齡和性別對感染的影響，比較了3個品種非人靈長類動物在感染SARS-CoV-2后的臨床癥狀、病毒在體內(nèi)的復(fù)制和分布，以及宿主對病毒感染的反應(yīng)（如圖所示）。從3個品種動物對病毒的易感性來看，恒河猴對SARS-CoV-2感染最為敏感，且從多個方面模擬了人臨床感染的情況，如：排毒和病毒的組織分布、肺部影像異常變化、細胞因子變化、抗體水平和病理等。其次是食蟹猴、狨猴對SARS-CoV-2感染的敏感性是3個品種中最低的。

本模型比較了SARS-CoV-2對3種非人靈長類動物的感染，是迄今為止使用非人靈長類實驗動物品種最多、評價指標(biāo)最為齊全的新冠模型之一。項目得到了科技部、云南省科技廳和研究所的大力支持，已通過了科技部的驗收。目前，根據(jù)科技部統(tǒng)一安排，該團隊運用已建立的動物模型正在進行多個疫苗評價和藥物篩選工作[5]。

■4月16日，美國加州大學(xué)的邱華彥等人報道了一種基于CRISPR–Cas12的測試方法，可以從COVID-19患者呼吸道拭子提取的RNA中鑒定出SARS-CoV-2。這個測試名為“SARS-CoV-2的DNA內(nèi)切酶靶向CRISPR反式報告系統(tǒng)”（DETECTR）。測試需要先取得樣本RNA，然后將其逆轉(zhuǎn)錄到DNA中，再通過一種名為等溫擴增的技術(shù)進行擴增。之后，SARS-CoV-2包膜（envelope，E）和核衣殼（nucleocapsid，N）的基因序列就可以被CRISPR–Cas12檢測到，CRISPR–Cas12會切割確認病毒存在的報告分子。作者利用36名COVID-19患者和42名其他呼吸道疾病患者的臨床樣本測試了該系統(tǒng)。與美國疾病預(yù)防與控制中心使用的RT-PCR檢測相比，該測試的陽性預(yù)測符合率為95%，陰性預(yù)測符合率為100%。

RT-PCR的檢測一般要等幾個小時，還需要使用特殊設(shè)備、進行冷熱循環(huán)；與之相比，DETECTR只有兩個固定的操作溫度，大約45分鐘后，就能像家用驗孕測試一樣，在可視化讀出條上讀取結(jié)果[6]。

參考文獻：

[1]Ziegler C, Allon S, Nyquist S, et al. SARS-CoV-2 receptor ACE2 is an interferon-stimulated gene in human airway epithelial cells and is detected in specific cell subsets across tissues. Cell 2020.

[2]Shufa Zheng et al. Viral load dynamics and disease severity in patients infected with SARS-CoV-2 in Zhejiang province， China， January-March 2020：retrospective cohort study. BMJ. 21 April，2020.

[3]Yao H, Lu X, Chen Q, et al. Patient-derived mutations impact pathogenicity of SARS-CoV-2. medRxiv 2020:2020.04.14.20060160.

[4]Wang Q, Fang P, He R, et al. O-GlcNAc transferase promotes influenza A virus–induced cytokine storm by targeting interferon regulatory factor–5. Science Advances 2020; 6:eaaz7086.

[5]Rockx B, Kuiken T, Herfst S, et al. Comparative Pathogenesis Of COVID-19, MERS And SARS In A Non-Human Primate Model. bioRxiv 2020:2020.03.17.995639.

[6]Broughton JP, Deng X, Yu G, et al. CRISPR–Cas12-based detection of SARS-CoV-2. Nature Biotechnology 2020.

綜合整理 | 坪山生物醫(yī)藥研發(fā)轉(zhuǎn)化中心

來源 | iNature, Nature自然科研, 病毒學(xué)界, BIOART

編輯 | 鮑啦