■3月30日，國際頂尖學術期刊Nature雜志以Accelerated Article Preview方式在線發(fā)表了題為“Structure of the SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain bound to the ACE2 receptor”的研究論文。該論文報道了清華大學結構生物學高精尖創(chuàng)新中心王新泉和清華大學醫(yī)學院張林琦課題組在新冠病毒聯(lián)合科研攻關中的首個重要研究成果。

該研究解析了新冠病毒刺突蛋白受體結合結構域與人受體蛋白ACE2復合物2.45埃的高分辨率晶體結構，準確定位了新冠病毒RBD和受體ACE2的相互作用位點，揭示了受體ACE2特異性介導新冠病毒細胞侵染的結構基礎，為治療性抗體藥物開發(fā)以及疫苗的設計奠定了堅實的基礎。

新冠病毒刺突蛋白RBD與受體ACE2復合物的高分辨率結構

新冠病毒感染的關鍵一步，在于病毒表面的刺突蛋白與人體細胞表面ACE2受體蛋白的特異性結合。研究團隊利用昆蟲細胞體系表達和純化了新冠病毒刺突蛋白RBD和人ACE2受體，成功生長出復合物的晶體，在上海光源BL17U1線站上收集了分辨率為2.45埃的衍射數(shù)據(jù)，并快速解析其三維空間結構。該成果使研究團隊能夠在原子水平觀察與理解新冠病毒與受體的特異性相互作用，發(fā)現(xiàn)新冠病毒在關鍵的受體結合氨基酸位點與SARS病毒大同小異，從而提示新冠病毒和SARS病毒通過趨同進化，均獲得了與ACE2受體的特異和高親和力結合能力。

基于深入的對比分析，研究團隊也發(fā)現(xiàn)了一些可能造成新冠病毒與SARS病毒傳播差異的氨基酸位點，以及導致針對SARS病毒的抗體不能夠有效抑制新冠病毒感染的氨基酸位點，后續(xù)科學驗證工作正在進行中[1]。

■3月30日，明尼蘇達大學李放團隊在Nature在線發(fā)表題為“Structural basis of receptor recognition by SARS-CoV-2”的研究論文，該研究確定了與hACE2結合的新型冠狀病毒受體結合域（RBD）（經(jīng)工程設計以促進結晶）的晶體結構。與SARS-CoV RBD相比，新型冠狀病毒RBD中的hACE2結合部分具有更緊湊的構象。另一方面，新型冠狀病毒RBD中的一些殘基變化穩(wěn)定了RBD/hACE2界面上的兩個病毒結合熱點。新型冠狀病毒RBD的這些結構特征增強了其hACE2結合親和力。此外，該研究顯示RaTG13，一種與新型冠狀病毒密切相關的蝙蝠冠狀病毒，也使用hACE2作為其受體。hACE2識別中，新型冠狀病毒、SARS-CoV和RaTG13之間的差異揭示了新型冠狀病毒潛在的人際傳播。這項研究為針對新型冠狀病毒受體識別的干預策略提供了指導[2]。

■3月30日，復旦大學陸路等在Cell Research在線發(fā)表題為“Inhibition of SARS-CoV-2 (previously 2019-nCoV) infection by a highly potent pan-coronavirus fusion inhibitor targeting its spike protein that harbors a high capacity to mediate membrane fusion”的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)新型冠狀病毒與SARS-CoV相比具有更好的質膜融合能力。該研究解析了新型冠狀病毒 S蛋白S2亞基中HR1和HR2域的六螺旋束（6-HB）核心的X射線晶體結構，揭示了HR1域中的幾個突變氨基酸殘基可能是與HR2域的增強相互作用相關。研究者之前開發(fā)了一種泛冠狀病毒融合抑制劑EK1，其靶向HR1結構域，并可以通過測試的多種人類冠狀病毒（包括SARS-CoV和MERS-CoV）抑制感染。該研究發(fā)現(xiàn)脂肽之一EK1C4對新型冠狀病毒 S介導的膜融合和PsV感染表現(xiàn)出強效的抑制活性，其IC50s為1.3nM和15.8nM，與EK1肽相比，分別強約240倍和150倍。EK1C4對其他測試的人類冠狀病毒假病毒（包括SARS-CoV和MERS-CoV以及SARSr-CoV）的膜融合和感染具有高度抑制作用，并能有效抑制5種受檢測的人類冠狀病毒的復制，包括新型冠狀病毒。在用HCoV-OC43感染小鼠之前或之后，鼻內施用EK1C4可保護小鼠免受感染，這表明EK1C4可用于預防和治療當前正在流行的新型冠狀病毒和其他新出現(xiàn)SARSr-CoV的感染[3]。

■3月27日，中國醫(yī)學科學院/北京協(xié)和醫(yī)學院病原生物學研究所等在Nature Communications期刊發(fā)表了題為“Characterization of spike glycoprotein of SARS-CoV-2 on virus entry and its immune cross-reactivity with SARS-CoV”的文章。文章指出，自2002年以來，β屬冠狀病毒（CoV）已引發(fā)了3次人畜共患病疫情，包括2002年至2003年由SARS-CoV引發(fā)的疫情、2012年由MERS-CoV引發(fā)的疫情和2019年底由新型冠狀病毒引發(fā)的疫情。目前對新型冠狀病毒的生物學特征知之甚少。文章中，研究人員使用新型冠狀病毒S蛋白假病毒系統(tǒng)確認了人類血管緊張素轉化酶2（hACE2）是新型冠狀病毒的受體，發(fā)現(xiàn)新型冠狀病毒主要通過內吞作用進入293/hACE2細胞，PIKfyve、TPC2和組織蛋白酶L對于病毒進入細胞至關重要，并且新型冠狀病毒S蛋白的穩(wěn)定性比SARS-CoV的S蛋白低。多克隆抗SARS S1的抗體T62，抑制SARS-CoV S蛋白進入細胞，但不能抑制新型冠狀病毒S假病毒顆粒的進入。研究人員進一步使用恢復的SARS和COVID-19患者血清進行的研究表明，交叉中和作用有限，這表明從一種感染中恢復可能無法抵御另一種感染。研究者指出，其研究結果為新型冠狀病毒的藥物和疫苗開發(fā)提供了潛在的目標[4]。

■3月27日，The Lancet Infectious Diseases期刊在線發(fā)表了來自巴黎大學醫(yī)院、巴黎大學、波爾多大學醫(yī)院等機構的研究團隊的題為“Clinical and virological data of the first cases of COVID-19 in Europe: a case series”的文章，該文章報告了歐洲首批確診COVID-19病例的相關特征，第一例患者于2020年1月24日確診。該文章追蹤了5例于法國巴黎的比沙克-克勞德·伯納德大學醫(yī)院和法國的波爾多大學醫(yī)院入院的病人，并通過鼻咽拭子半定量RT-PCR診斷出COVID-19。該研究通過不同樣本評估了疾病的臨床和病毒載量的模式。

該文章指出，患者中，三名為男性（年齡分別為31歲、48歲和80歲），兩名為女性（年齡分別為30歲和46歲），研究描述了三種不同的臨床表現(xiàn)：（1）兩名女性在出現(xiàn)癥狀后一天內被診斷，在發(fā)病后的24小時內鼻咽滴度很高，新型冠狀病毒陽性，并在糞便中檢測到病毒RNA；（2）兩名年輕男子的疾病分為兩步發(fā)展，發(fā)病后盡管鼻咽樣本的病毒載量下降，約10天二次惡化；（3）一名80歲的男子，迅速發(fā)展為多器官衰竭，并在上下呼吸道中持續(xù)存在高病毒載量，在患病第14天死亡; 到2020年2月19日，所有其他患者已康復出院。

該研究通過詳細和全面的病毒采樣策略，闡述了5例感染新型冠狀病毒患者的3種不同的臨床和生物學類型的進程。研究者認為，這些發(fā)現(xiàn)將有助于更好地了解該病的自然史，和實施更有效的感染控制措施[5]。

■3月26日，華中科技大學同濟醫(yī)學院寧琴團隊在國際頂級醫(yī)學期刊BMJ發(fā)表題為“Clinical characteristics of 113 deceased patients with coronavirus disease 2019: retrospective study”的研究論文，該研究對死者和已確診COVID-19的患者進行了綜合評估，目的是描述COVID-19死亡患者的臨床特征。該研究發(fā)現(xiàn)，死者的中位年齡（68歲）顯著大于康復者（51歲）。死者主要為男性（73%），而且這一比例高于男性在康復病人中的比例(55%)。慢性高血壓和其他心血管合并癥在死者中比康復者中更為常見。同時，呼吸困難、胸悶和意識障礙在死者中比康復的患者中更為常見。死者從疾病發(fā)作到死亡的中位時間為16天。死者的丙氨酸氨基轉移酶、天冬氨酸氨基轉移酶、肌酐、肌酸激酶、乳酸脫氫酶、心肌肌鈣蛋白I、N端腦鈉肽和D-二聚體的濃度顯著高于康復患者。死者中觀察到的常見并發(fā)癥包括急性呼吸窘迫綜合征、I型呼吸衰竭、敗血癥、急性心臟損傷、心力衰竭、堿中毒、高鉀血癥、急性腎損傷和低氧性腦病，患有心血管合并癥的患者更容易出現(xiàn)心臟并發(fā)癥。無論心血管疾病的病史如何，急性心臟損傷和心力衰竭在死者中更為常見。總之，嚴重的新型冠狀病毒感染可引起肺部和全身炎癥，導致高?；颊叨嗥鞴俟δ苷系K。急性呼吸窘迫綜合征和呼吸衰竭、敗血癥、急性心臟損傷和心力衰竭是COVID-19惡化期間最常見的關鍵并發(fā)癥[6]。

■3月26日，汕頭大學等單位的研究者在Nature上發(fā)表文章“Identifying SARS-CoV-2 related coronaviruses in Malayan pangolins”，從走私到中國的少數(shù)穿山甲中檢測到的冠狀病毒，發(fā)現(xiàn)與新型冠狀病毒具有較近的親緣關系。這種相似程度不足以說明穿山甲是直接參與當前新型冠狀病毒暴發(fā)的中間宿主。但研究結果表明，穿山甲是冠狀病毒的第二個哺乳動物宿主，應嚴令禁止野生動物市場交易穿山甲，從而將未來病毒感染人類的風險降至最低[7]

參考文獻：

[1] Lan J, Ge J, Yu J, et al. Structure of the SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain bound to the ACE2 receptor. Nature 2020.
[2] Shang J, Ye G, Shi K, et al. Structural basis of receptor recognition by SARS-CoV-2. Nature 2020.
[3] Xia S, Liu M, Wang C, et al. Inhibition of SARS-CoV-2 (previously 2019-nCoV) infection by a highly potent pan-coronavirus fusion inhibitor targeting its spike protein that harbors a high capacity to mediate membrane fusion. Cell Research 2020.
[4] Ou X, Liu Y, Lei X, et al. Characterization of spike glycoprotein of SARS-CoV-2 on virus entry and its immune cross-reactivity with SARS-CoV. Nat Commun 2020;11:1620.
[5] Lescure F-X, Bouadma L, Nguyen D, et al. Clinical and virological data of the first cases of COVID-19 in Europe: a case series. The Lancet Infectious Diseases.
[6] Chen T, Wu D, Chen H, et al. Clinical characteristics of 113 deceased patients with coronavirus disease 2019: retrospective study. BMJ 2020;368:m1091.
[7] Lam TT-Y, Shum MH-H, Zhu H-C, et al. Identifying SARS-CoV-2 related coronaviruses in Malayan pangolins. Nature 2020.

綜合整理 | 坪山生物醫(yī)藥研發(fā)轉化中心、科研部

來源 | 清華大學結構生物學高精尖創(chuàng)新中心、iNature、 Nature自然科研

編輯 | 鮑啦