引用本文： 唐驄宸, 王麗春. 冠狀病毒的研究進展. 中國呼吸與危重監護雜志, 2020, 19(4): 330-336. doi: 10.7507/1671-6205.202003076 復制
冠狀病毒在鳥類和哺乳動物中均有發現，α、β-冠狀病毒主要感染哺乳動物，γ、δ-冠狀病毒主要感染鳥類。人類冠狀病毒在 20 世紀 60 年代首次被發現，目前已發現了多種人類高致病性冠狀病毒，包括嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒（severe acute respiratory syndrome coronavirus，SARS-CoV）、中東呼吸綜合征冠狀病毒（Middle East respiratory syndrome coronavirus，MERS-CoV）以及 SARS-CoV-2。冠狀病毒感染者通常出現發熱、咳嗽等呼吸系統癥狀，嚴重者甚至發展為急性呼吸窘迫綜合征并導致死亡。本文對這些臨床上主要的高致病性冠狀病毒的相關研究進行綜述。
1 冠狀病毒分類、結構與耐受性
1.1 分類
冠狀病毒屬于套式病毒目（Nidovirales）冠狀病毒科（Coronaviridae）冠狀病毒屬（Coronavirus），其分類見圖 1[1]。冠狀病毒分為 α、β、γ 和 δ 四大類，在 β-冠狀病毒中分為 A、B、C、D 四個譜系。SARS-CoV-2 與 SARS-CoV 相似，屬于 β-冠狀病毒屬中的譜系 B[2-3]。
1.2 結構
冠狀病毒是一種包被的、非節段的、正股的單鏈 RNA 病毒，其大小從 2.6 萬到 3.2 萬堿基不等，是已知最大的病毒 RNA 基因組。該病毒具有 RNA 和核衣殼蛋白（N）組成的核衣殼，核衣殼埋在磷脂雙層膜內，并由突刺蛋白（S）覆蓋。冠狀病毒均有 S 蛋白，部分 β-冠狀病毒中還包含血凝素–酯酶（hemagglutinin esterase，HE）。膜蛋白（M）和包膜蛋白（E）位于 S 蛋白之間。冠狀病毒包膜上密布著棘突樣的 S 蛋白，形似皇冠，因而得名（圖 2）[4]。
1.2.1 病毒的結構蛋白
S 蛋白可分為兩個部份：受體結合亞基 S1 和膜融合亞基 S2，S1 負責與宿主細胞表面的受體結合，介導附著，S2 負責病毒和宿主細胞膜融合，介導入侵。S1 蛋白又分為兩個主要結構域：N-末端結構域（N-terminal domain，NTD）和 C-末端結構域（C-terminal domain，CTD），結構域能與受體結合，作為受體結合結構域（receptor-binding domain，RBD）發揮作用。受體血管緊張素轉換酶 2（angiotensin converting enzyme 2，ACE2）和二肽基肽酶 IV（dipeptidyl peptidase 4，DPP4）的識別與 S1-CTD 有關[5]。病毒的吸附入侵取決于 RBD 的特異性，但 RBD 在病毒中的保守性較差，因此不同的冠狀病毒利用的受體不盡相同[6]，所致的臨床表現也各有差異。N 蛋白不僅參與了病毒基因組的形成，也與冠狀病毒復制周期以及宿主細胞對病毒感染的反應有關[7]。M 蛋白是含量最高的結構蛋白，決定病毒包膜的形狀，也是冠狀病毒組裝的關鍵蛋白[8]。E 蛋白是冠狀病毒中最小的結構蛋白。E 蛋白在受感染細胞內大量表達，但大多數定位在細胞內的運輸部位，參與冠狀病毒的組裝和出芽[9-10]。冠狀病毒 E 蛋白的缺失，可顯著降低病毒滴度、削弱病毒成熟或使其產生繁殖無能的子代[11]。
一般情況下，要形成完整的病毒顆粒，四種主要結構蛋白都必不可少。然而，對于某些冠狀病毒，即使不完整的結構蛋白也具有感染性[12]。
1.2.2 病毒的基因結構
冠狀病毒 RNA 5’端為甲基化的帽狀封閉端，3’端是多聚 A 尾，中間包含多個開放閱讀框（open reading frames，ORFs）。冠狀病毒復制酶由 ORF1a 和 ORF1b 編碼，該閱讀框占據基因組的三分之二。冠狀病毒基因組內還存在不變的基因順序，即 5’-S-E-M-N-3’，S、E、M、N 分別編碼對應的結構蛋白，還有許多用于編碼輔助蛋白的 ORFs 散布在這些基因中（圖 3[1]），輔助蛋白可以增加病毒在細胞內的適應性。
圖3
除 SARS-CoV-2 外的 6 種人類冠狀病毒的基因組結構示意圖[1]
兩邊是 5’帽結構（5’-C），3’多聚尾結構（AnAOH-3’），中間分別為 ORF1a/b（紅色），S、E、M、N、HE 蛋白的編碼基因（藍色），輔助蛋白的編碼基因（灰色）
1.3 耐受性
冠狀病毒對熱敏感，病毒在 4 ℃ 合適維持液中為中等穩定，在–60 ℃ 的條件下可保存數年。但病毒的抵抗力與溫度升高呈負相關。冠狀病毒不耐酸堿，病毒復制的最宜 pH 值為 7.2，對有機溶劑和消毒劑敏感，75% 酒精、含氯消毒劑、乙醚、氯仿、過氧乙酸、甲醛和紫外線均可滅活病毒。
SARS-CoV-2 理化特性與其他冠狀病毒相似，對紫外線和熱敏感，56 ℃ 30 min、乙醚、75% 乙醇、含氯消毒劑、過氧乙酸和氯仿等脂溶劑均可有效滅活病毒，但氯己定不能有效滅活病毒[13]。
2 冠狀病毒的致病性及其臨床特征
全球范圍內的上呼吸道感染中，10%～30% 由人類冠狀病毒引起[14]，冠狀病毒是普通感冒的重要病因。臨床上，冠狀病毒多引起輕度和（或）自愈性疾病，但少數可有嚴重的肺炎、神經系統并發癥[15]。冠狀病毒的感染高峰時期是秋冬季和早春季，病毒一般通過呼吸道分泌物排出，然后經噴嚏、唾液等飛沫傳播，也可通過接觸傳染[16]。但 SARS-CoV、MERS-CoV 以及 SARS-CoV-2 感染卻引起了具有致命性和破壞性的流行病，分別為嚴重急性呼吸綜合征（severe acute respiratory syndrome，SARS）、中東呼吸綜合征（Middle East respiratory syndrome，MERS）和新型冠狀病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19；簡稱新冠肺炎）。這 3 種冠狀病毒的自然宿主均為蝙蝠，中間宿主分別為果子貍、單峰駝和穿山甲。SARS-CoV-2 可以通過呼吸道飛沫直接在人與人之間傳播，也可能通過接觸和污染物傳播，但不明確無癥狀者是否會傳播病毒[17]。病原的傳播力一般用基本病例傳染數來評估，即在完全易感人群中每個病例平均傳播感染的病例數。SARS-CoV-2 基本傳染數為 2～3，與 SARS 相似[18]。截至 2020 年 6 月 16 日，新冠肺炎的國內確診人數84823 例，死亡人數 4645 例，病死率 5.4%，致死率低于 SARS（感染 8000 例，病死率約 10%），遠遠低于 MERS（感染 1700 多例，病死率約 30%）[5]。我國新冠肺炎新增病例呈逐漸減少的趨勢，表明我國疫情在合理調度以及醫務人員的努力下得到了階段性控制，但由于國外疫情正逐漸蔓延，我國面臨著境外疫情輸入的壓力。據統計，截至 2020 年 6 月 16 日，境外輸入累計達 1845 例，所以目前應控制好境外輸入人員；2020 年 6 月 15 日全天，在本土新增病例 32 例中有 27 例來自于北京，雖“零號病人”尚未確認，但仍給疫情工作敲響了警鐘。表 1 中展示了 7 種人類冠狀病毒的病毒名稱及性質[19]。
表1
7 種人類冠狀病毒
2.1 SARS-CoV
2002 年到 2003 年，SARS 在全球范圍內蔓延。流行病學調查表明，果子貍是 SARS-CoV 的直接來源[20]。研究人員于 2010 年分離出的一種蝙蝠 SARS 樣冠狀病毒與 SARS-CoV 高度同源，后證實中華菊頭蝠是 SARS-CoV 的自然宿主[21]。SARS-CoV 進入細胞的受體是 ACE2，該受體主要存在于下呼吸道[22]。SARS 臨床表現主要為流感樣癥狀，包括高熱超過 38 ℃、肌痛、呼吸困難、淋巴結疼痛和胸部 X 線片浸潤表現。38% 的 SARS 患者需要人工呼吸器，且總病死率約為 10%，但在各年齡段表現不同，其對兒童的影響相對較小，老年人的病死率高達 50%[23-24]。
2.2 MERS-CoV
MERS 疫情爆發于 2004 年，病例多集中在中東地區，病毒中間宿主是單峰駝。MERS-CoV 與蝙蝠體內發現的冠狀病毒密切相關，表明蝙蝠可能是 MERS-CoV 的貯存庫[25]。MERS-CoV 感染后可出現高熱、寒戰、咳嗽、肌肉酸痛等癥狀，部分伴有腹瀉腹痛、惡心嘔吐等消化道癥狀，重癥病例可在肺炎的基礎上伴有肝、腎衰竭等其他并發癥，這可能與 MERS-CoV 的受體是 DPP4 有關，該受體主要存在于下呼吸道、胃腸道及腎臟[26]。
2.3 SARS-CoV-2
SARS-CoV-2 擁有 5’-S-E-M-N-3’序列（圖 4）[27]，但缺乏 β-冠狀病毒 A 譜系特有的 HE 基因[28]。
SARS-CoV-2 與 SARS-CoV 基因相似度為 79.5%，與蝙蝠 RaTG3 毒株相似度 96.2%[3]，提示 SARS-CoV-2 起源于蝙蝠的可能性大。我國研究者通過分析 1000 多份宏基因組樣品，鎖定穿山甲為 SARS-CoV-2 的潛在中間宿主；對病毒的基因組分析，發現從穿山甲中分離的病毒株與 SARS-CoV-2 序列相似度高達 99%，這表明，穿山甲很可能是 SARS-CoV-2 的潛在中間宿主[29]。
SARS-CoV-2 也使用 ACE2 作為進入細胞的受體，且無法感染不含 ACE2 的細胞[3]。ACE2 不僅在Ⅱ型肺泡細胞中高表達，而且也在吸收腸上皮細胞中表達[30]。因此部分新冠肺炎患者存在腹痛、腹瀉表現，且消化系統也是潛在的傳播途徑。對武漢地區新冠肺炎住院患者的臨床特征分析顯示，常見的癥狀包括發熱（98.6%）、疲勞（69.6%）和干咳（59.4%），所有患者的 CT 檢查中肺部均有雙側斑片狀陰影或磨砂玻璃樣陰影[31]。新冠肺炎與 SARS 臨床表現有一定的相似，然而，只有 43.8% 的 SARS-CoV-2 感染者入院時存在發熱的癥狀，87.9% 則在住院后出現發熱[32]。因此，對于新冠肺炎早期診斷與早期高熱的 SARS 不同，發熱并不能作為篩查標準，應結合 CT 和其他臨床癥狀進行綜合判斷。
3 治療藥物
對于冠狀病毒感染的治療，目前尚無特效藥，現階段大多是以抗病毒為核心，輔以對癥及支持治療。
3.1 抗病毒藥物
3.1.1 干擾素
干擾素是宿主的主要抗病毒分子，能夠抑制病毒的傳播，發揮免疫調節作用，促進巨噬細胞的吞噬，干擾素對宿主抗病毒有重要影響[33-34]。干擾素根據其作用分為Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型干擾素主要包括 α 干擾素和 β 干擾素等，Ⅱ型干擾素主要是指 γ 干擾素。干擾素作為傳統抗病毒藥物，在丙型肝炎、乙型肝炎、皰疹等病毒性疾病中具有廣泛的應用價值，并且取得了不錯的臨床效果。
目前對干擾素 SARS-CoV-2 抗病毒效果的研究較少，但可以參考 SARS 與 MERS 的研究成果。對于 SARS，Ⅰ型干擾素抗病毒能力強于Ⅱ型干擾素[35]，且 β 干擾素在預防性保護和治療抗病毒感染方面強于 α 干擾素[36]，MERS-CoV 對 α 干擾素更敏感[37]。
關于干擾素的給藥途徑，診療方案推薦霧化吸入。發熱是干擾素的常見不良反應之一，干擾素的使用可能會使患者的發熱癥狀更加嚴重。相對于皮下注射或肌肉注射，霧化吸入可能會在一定程度上減少干擾素所致發熱。而且，霧化吸入能提高肺部的藥物含量，并延長藥物作用時間，是治療肺部疾病更為有效的給藥方式[38]。
3.1.2 酶抑制劑
洛匹那韋（Lopinavir）和利托那韋（Ritonavir）主要用于治療人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）的感染。洛匹那韋能抑制 HIV 的 Gag-Pol 聚蛋白；利托那韋作用于病毒的天冬氨酰蛋白酶，從而抑制 HIV 蛋白酶的活性，使其無法對 Gag-Pol 多聚酶的前體蛋白進行剪切。在生理情況下，洛匹那韋的利用度幾乎可以忽略，但利托那韋還可抑制細胞色素 P450 同工酶 CYP3A 介導的洛匹那韋代謝過程，從而使洛匹那韋血藥濃度更高[39-40]。
對于 SARS 患者，洛匹那韋和利托那韋聯合使用具有顯著的臨床益處，且臨床不良結果較少[41]；而對于 MERS，洛匹那韋–利托那韋的抗病毒活性不如瑞德西韋和 β 干擾素[42]。韓國的一例新冠肺炎的輕癥患者在使用洛匹那韋–利托那韋后，其病毒載量明顯減少且臨床癥狀改善[43]。但是我國的臨床試驗表明在重癥新冠肺炎成人患者中，相較于標準治療，洛匹那韋–利托那韋治療會減少嚴重不良事件，但也提高了胃腸道不良事件的發生率且并未明顯縮短臨床改善時間[44]。
3.1.3 核苷類似物
核苷類似物是一種化學合成的嘌呤和嘧啶類似物，在進入受感染細胞后迅速被磷酸化，致使病毒的 RNA 聚合酶將藥物產生的核苷三磷酸摻入延伸的 RNA 鏈中，引起鏈延長終止，從而抑制病毒的復制。
利巴韋林（Ribavirin）能抑制肌苷酸-5-磷酸脫氫酶的合成，阻斷肌苷酸轉化為鳥苷酸，從而阻止病毒的復制。司斌等[45]的成組病例分析顯示，利巴韋林聯合激素對 SARS 患者有效，而且不良反應小。但是對于 MERS 患者，利巴韋林仍受爭議，其對 MERS 有一定的效果，但效果不如洛匹那韋聯合利托那韋[46-47]。使用利巴韋林治療 SARS-Cov-2 目前沒有很強的循證證據支持，有效性和安全性也需要進一步地驗證，但是使用利巴韋林并非禁忌。
瑞德西韋（Remdesivir，又稱 GS-5734）是一種核苷酸類似物前體，原本開發用于治療埃博拉病毒。在恒河猴模型中，瑞德西韋可顯著抑制埃博拉病毒復制[48]，但該藥并未通過臨床試驗。后續研究表明瑞德西韋可用于治療多種 RNA 病毒（包括 SARS/MERS-CoV）的感染[49-50]。體外試驗中，瑞德西韋合用 β 干擾素的抗病毒活性優于洛匹那韋–利托那韋，對 MERS 也有一定療效[42]。瑞德西韋被認為在治療 SARS-CoV-2 方面有不俗的前景，對于被感染的恒河猴，在感染早期給予瑞德西韋有臨床益處[51]。美國國家衛生研究院的臨床對比試驗表明，在縮短 SARS-CoV-2 和下呼吸道感染住院成人的康復時間方面，瑞德西韋優于安慰劑[52]。但在我國武漢的臨床試驗顯示，與安慰劑相比，靜脈注射瑞德西韋并沒有顯著改善嚴重新冠肺炎患者的臨床改善時間、病死率或病毒清除時間[53]，這可能與我國受試者病情較輕、治療時間較早、樣本量不足有關。
法匹拉韋（favipiravir）是一種新型廣譜抗 RNA 病毒藥物，主要用于甲型、乙型流感的抗病毒治療。該藥口服吸收后轉化為具有生物活性的核苷三磷酸化物，與嘌呤競爭病毒 RNA 聚合酶，從而抑制病毒的復制[54]。2020 年 2 月 15 日，國產的法匹拉韋正式獲得國家藥監局批準上市，這是在疫情期間全國第一個批準上市的對新冠肺炎具有潛在療效的藥物[55]。在 Cai 等[56]的開放對照研究中，法匹拉韋與病毒清除速度和胸部影像學改善率有關，與洛匹那韋–利托那韋相比，法匹拉韋的治療效果更優。法匹拉韋在短時間內使用可能是安全和可耐受的[57]，但需要更多的證據來評估治療的長期效果，所以在廣泛使用時也應謹慎。
3.1.4 阿比多爾
阿比多爾（arbidol）是一種主要針對 A 類、B 類流感病毒的非核苷類抗病毒藥物，主要作用于流感病毒表面蛋白中血凝素的穩定性及阻止其結構重組從而阻斷病毒包膜和囊內膜融合，進而發揮抗病毒作用[58]。國內的回顧性研究顯示，阿比多爾的使用與新冠肺炎傳播的預防有顯著的相關性，聯合洛匹那韋–利托那韋可能有助于延緩肺部病變的進展，降低新冠肺炎病毒載量和呼吸道和胃腸道傳播的可能性；雖然聯合干擾素-α2b 使用時可加速肺炎吸收，但在新冠肺炎病毒清除和住院治療方面沒有單用干擾素-α2b 有效[59-61]。關于此藥仍需要更進一步的隨機、前瞻性研究。
3.1.5 氯喹
氯喹具有親溶酶體性和弱堿性，通過干擾核內體酸化從而讓起到抗病毒的作用，在體外對 SARS-CoV-2 感染的控制中，氯喹非常有效[49]。相較于其他正處于臨床試驗的藥物如瑞德西韋，氯喹因其有效性、安全性和相對較低的成本而成為大規模使用的首選藥物。羥基氯喹是氯喹的衍生物，羥氯喹和氯喹具有相似的化學結構和作為弱堿的抗病毒機制。在體外試驗中，羥氯喹能有效地抑制 SARS-CoV-2 的感染且較氯喹更為安全[62]。
3.2 糖皮質激素
糖皮質激素可以通過調節細胞因子來預防或改善急性呼吸窘迫，但對于 SARS 患者沒有證據表明該治療會降低病死率[63]。是否使用糖皮質激素，目前仍存在爭議。對于重型、危重型患者，診療指南[13]建議，可根據患者呼吸困難程度、胸部影像學進展情況，酌情短期內（3～5 d）使用糖皮質激素。但世界衛生組織專家指出：除了臨床試驗，對于 SARS-CoV-2 導致的肺損傷或休克，不應使用糖皮質激素治療[64]。鑒于這種情況，趙建平等[65]建議糖皮質激素的使用必須完全包含四個條件：（1）成人（年齡≥18 歲）；（2）經聚合酶鏈反應或血清抗體確診的 SARS-CoV-2 感染患者；（3）癥狀（包括發熱、咳嗽或其他相關感染癥狀）發生 10 d 以內，影像學證實為肺炎且快速進展；（4）靜息未吸氧狀態下，患者血氧飽和度≤93% 或呼吸急促（呼吸頻率≥30 次/min）或氧合指數≤300 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）。
3.3 其他藥物
3.3.1 巴瑞克替尼
AP2 相關蛋白激酶 1（AAK1）是一種細胞內吞調節因子，破壞 AAK1 可能阻止病毒進入細胞并阻止病毒顆粒組裝[66]。巴瑞克替尼（Baricitinib）可作用于 AAK1，故認為該藥可用于 SARS-CoV-2 的治療，但是缺乏相關臨床實驗與數據支持。
3.3.2 萘莫司他
在 S 蛋白介導的膜融合過程中，S 蛋白需要與跨膜蛋白酶絲氨酸 2 融合，從而進入宿主細胞內。萘莫司他（Nafamostat）作為一種絲氨酸蛋白酶抑制劑，對該過程具有抑制作用。1% 濃度的萘莫司他就能夠有效抑制 MERS-CoV 的 S 蛋白介導的膜融合[67]。
3.3.3 免疫調節藥物
冠狀病毒入侵人體免疫系統，感染巨噬細胞并激活 T 細胞后，免疫細胞及組織細胞大量釋放細胞因子用于免疫反應擴增。使用胸腺肽等增強免疫藥物，通過調節人體免疫功能也是治療冠狀病毒感染的方法之一。
4 疫苗
病毒感染后，人體能獲得長期甚至是終生的免疫記憶，能有效預防相關疾病。疫苗接種的目的是刺激產生免疫記憶，各種疫苗類型的優缺點見表 2[27]。
表2
各種病毒疫苗類型的優缺點
但是疫苗提供的保護程度非常有限。因為與 DNA 在真核細胞中的復制需要校對不同，RNA 病毒表現出極高的遺傳變異性；而且冠狀病毒的基因組是已知的最大的 RNA 基因組，突變可以在冠狀病毒的基因組中快速積累，故即使在同一個系統發育亞群的毒株中，也存在數量巨大且多樣的變異抗原[67]。S 蛋白是疫苗和抗病毒藥物開發的重要靶點。基于 S 蛋白的藥物開發主要包括 RBD-ACE2 阻斷劑、S 蛋白抑制劑和小干擾 RNA 等[68]。盡管很多治療方案在體外研究中已被證明有效，但其中大多數尚未進行隨機的動物或人體試驗，因此在 SARS-CoV-2 疫情中應用有限。
我們對 SARS-CoV-2 的研究取得了一些階段性進展，目前仍有許多科學性的問題亟待解決，如藥物開發的時效問題、耐藥性問題、如何提高疫苗效力等。對于冠狀病毒感染的防治、針對性抗病毒藥物的研發以及安全有效疫苗的探索，我們應該投入更多。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
冠狀病毒在鳥類和哺乳動物中均有發現，α、β-冠狀病毒主要感染哺乳動物，γ、δ-冠狀病毒主要感染鳥類。人類冠狀病毒在 20 世紀 60 年代首次被發現，目前已發現了多種人類高致病性冠狀病毒，包括嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒（severe acute respiratory syndrome coronavirus，SARS-CoV）、中東呼吸綜合征冠狀病毒（Middle East respiratory syndrome coronavirus，MERS-CoV）以及 SARS-CoV-2。冠狀病毒感染者通常出現發熱、咳嗽等呼吸系統癥狀，嚴重者甚至發展為急性呼吸窘迫綜合征并導致死亡。本文對這些臨床上主要的高致病性冠狀病毒的相關研究進行綜述。
1 冠狀病毒分類、結構與耐受性
1.1 分類
冠狀病毒屬于套式病毒目（Nidovirales）冠狀病毒科（Coronaviridae）冠狀病毒屬（Coronavirus），其分類見圖 1[1]。冠狀病毒分為 α、β、γ 和 δ 四大類，在 β-冠狀病毒中分為 A、B、C、D 四個譜系。SARS-CoV-2 與 SARS-CoV 相似，屬于 β-冠狀病毒屬中的譜系 B[2-3]。
1.2 結構
冠狀病毒是一種包被的、非節段的、正股的單鏈 RNA 病毒，其大小從 2.6 萬到 3.2 萬堿基不等，是已知最大的病毒 RNA 基因組。該病毒具有 RNA 和核衣殼蛋白（N）組成的核衣殼，核衣殼埋在磷脂雙層膜內，并由突刺蛋白（S）覆蓋。冠狀病毒均有 S 蛋白，部分 β-冠狀病毒中還包含血凝素–酯酶（hemagglutinin esterase，HE）。膜蛋白（M）和包膜蛋白（E）位于 S 蛋白之間。冠狀病毒包膜上密布著棘突樣的 S 蛋白，形似皇冠，因而得名（圖 2）[4]。
1.2.1 病毒的結構蛋白
S 蛋白可分為兩個部份：受體結合亞基 S1 和膜融合亞基 S2，S1 負責與宿主細胞表面的受體結合，介導附著，S2 負責病毒和宿主細胞膜融合，介導入侵。S1 蛋白又分為兩個主要結構域：N-末端結構域（N-terminal domain，NTD）和 C-末端結構域（C-terminal domain，CTD），結構域能與受體結合，作為受體結合結構域（receptor-binding domain，RBD）發揮作用。受體血管緊張素轉換酶 2（angiotensin converting enzyme 2，ACE2）和二肽基肽酶 IV（dipeptidyl peptidase 4，DPP4）的識別與 S1-CTD 有關[5]。病毒的吸附入侵取決于 RBD 的特異性，但 RBD 在病毒中的保守性較差，因此不同的冠狀病毒利用的受體不盡相同[6]，所致的臨床表現也各有差異。N 蛋白不僅參與了病毒基因組的形成，也與冠狀病毒復制周期以及宿主細胞對病毒感染的反應有關[7]。M 蛋白是含量最高的結構蛋白，決定病毒包膜的形狀，也是冠狀病毒組裝的關鍵蛋白[8]。E 蛋白是冠狀病毒中最小的結構蛋白。E 蛋白在受感染細胞內大量表達，但大多數定位在細胞內的運輸部位，參與冠狀病毒的組裝和出芽[9-10]。冠狀病毒 E 蛋白的缺失，可顯著降低病毒滴度、削弱病毒成熟或使其產生繁殖無能的子代[11]。
一般情況下，要形成完整的病毒顆粒，四種主要結構蛋白都必不可少。然而，對于某些冠狀病毒，即使不完整的結構蛋白也具有感染性[12]。
1.2.2 病毒的基因結構
冠狀病毒 RNA 5’端為甲基化的帽狀封閉端，3’端是多聚 A 尾，中間包含多個開放閱讀框（open reading frames，ORFs）。冠狀病毒復制酶由 ORF1a 和 ORF1b 編碼，該閱讀框占據基因組的三分之二。冠狀病毒基因組內還存在不變的基因順序，即 5’-S-E-M-N-3’，S、E、M、N 分別編碼對應的結構蛋白，還有許多用于編碼輔助蛋白的 ORFs 散布在這些基因中（圖 3[1]），輔助蛋白可以增加病毒在細胞內的適應性。
圖3
除 SARS-CoV-2 外的 6 種人類冠狀病毒的基因組結構示意圖[1]
兩邊是 5’帽結構（5’-C），3’多聚尾結構（AnAOH-3’），中間分別為 ORF1a/b（紅色），S、E、M、N、HE 蛋白的編碼基因（藍色），輔助蛋白的編碼基因（灰色）
1.3 耐受性
冠狀病毒對熱敏感，病毒在 4 ℃ 合適維持液中為中等穩定，在–60 ℃ 的條件下可保存數年。但病毒的抵抗力與溫度升高呈負相關。冠狀病毒不耐酸堿，病毒復制的最宜 pH 值為 7.2，對有機溶劑和消毒劑敏感，75% 酒精、含氯消毒劑、乙醚、氯仿、過氧乙酸、甲醛和紫外線均可滅活病毒。
SARS-CoV-2 理化特性與其他冠狀病毒相似，對紫外線和熱敏感，56 ℃ 30 min、乙醚、75% 乙醇、含氯消毒劑、過氧乙酸和氯仿等脂溶劑均可有效滅活病毒，但氯己定不能有效滅活病毒[13]。
2 冠狀病毒的致病性及其臨床特征
全球范圍內的上呼吸道感染中，10%～30% 由人類冠狀病毒引起[14]，冠狀病毒是普通感冒的重要病因。臨床上，冠狀病毒多引起輕度和（或）自愈性疾病，但少數可有嚴重的肺炎、神經系統并發癥[15]。冠狀病毒的感染高峰時期是秋冬季和早春季，病毒一般通過呼吸道分泌物排出，然后經噴嚏、唾液等飛沫傳播，也可通過接觸傳染[16]。但 SARS-CoV、MERS-CoV 以及 SARS-CoV-2 感染卻引起了具有致命性和破壞性的流行病，分別為嚴重急性呼吸綜合征（severe acute respiratory syndrome，SARS）、中東呼吸綜合征（Middle East respiratory syndrome，MERS）和新型冠狀病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19；簡稱新冠肺炎）。這 3 種冠狀病毒的自然宿主均為蝙蝠，中間宿主分別為果子貍、單峰駝和穿山甲。SARS-CoV-2 可以通過呼吸道飛沫直接在人與人之間傳播，也可能通過接觸和污染物傳播，但不明確無癥狀者是否會傳播病毒[17]。病原的傳播力一般用基本病例傳染數來評估，即在完全易感人群中每個病例平均傳播感染的病例數。SARS-CoV-2 基本傳染數為 2～3，與 SARS 相似[18]。截至 2020 年 6 月 16 日，新冠肺炎的國內確診人數84823 例，死亡人數 4645 例，病死率 5.4%，致死率低于 SARS（感染 8000 例，病死率約 10%），遠遠低于 MERS（感染 1700 多例，病死率約 30%）[5]。我國新冠肺炎新增病例呈逐漸減少的趨勢，表明我國疫情在合理調度以及醫務人員的努力下得到了階段性控制，但由于國外疫情正逐漸蔓延，我國面臨著境外疫情輸入的壓力。據統計，截至 2020 年 6 月 16 日，境外輸入累計達 1845 例，所以目前應控制好境外輸入人員；2020 年 6 月 15 日全天，在本土新增病例 32 例中有 27 例來自于北京，雖“零號病人”尚未確認，但仍給疫情工作敲響了警鐘。表 1 中展示了 7 種人類冠狀病毒的病毒名稱及性質[19]。
表1
7 種人類冠狀病毒
2.1 SARS-CoV
2002 年到 2003 年，SARS 在全球范圍內蔓延。流行病學調查表明，果子貍是 SARS-CoV 的直接來源[20]。研究人員于 2010 年分離出的一種蝙蝠 SARS 樣冠狀病毒與 SARS-CoV 高度同源，后證實中華菊頭蝠是 SARS-CoV 的自然宿主[21]。SARS-CoV 進入細胞的受體是 ACE2，該受體主要存在于下呼吸道[22]。SARS 臨床表現主要為流感樣癥狀，包括高熱超過 38 ℃、肌痛、呼吸困難、淋巴結疼痛和胸部 X 線片浸潤表現。38% 的 SARS 患者需要人工呼吸器，且總病死率約為 10%，但在各年齡段表現不同，其對兒童的影響相對較小，老年人的病死率高達 50%[23-24]。
2.2 MERS-CoV
MERS 疫情爆發于 2004 年，病例多集中在中東地區，病毒中間宿主是單峰駝。MERS-CoV 與蝙蝠體內發現的冠狀病毒密切相關，表明蝙蝠可能是 MERS-CoV 的貯存庫[25]。MERS-CoV 感染后可出現高熱、寒戰、咳嗽、肌肉酸痛等癥狀，部分伴有腹瀉腹痛、惡心嘔吐等消化道癥狀，重癥病例可在肺炎的基礎上伴有肝、腎衰竭等其他并發癥，這可能與 MERS-CoV 的受體是 DPP4 有關，該受體主要存在于下呼吸道、胃腸道及腎臟[26]。
2.3 SARS-CoV-2
SARS-CoV-2 擁有 5’-S-E-M-N-3’序列（圖 4）[27]，但缺乏 β-冠狀病毒 A 譜系特有的 HE 基因[28]。
SARS-CoV-2 與 SARS-CoV 基因相似度為 79.5%，與蝙蝠 RaTG3 毒株相似度 96.2%[3]，提示 SARS-CoV-2 起源于蝙蝠的可能性大。我國研究者通過分析 1000 多份宏基因組樣品，鎖定穿山甲為 SARS-CoV-2 的潛在中間宿主；對病毒的基因組分析，發現從穿山甲中分離的病毒株與 SARS-CoV-2 序列相似度高達 99%，這表明，穿山甲很可能是 SARS-CoV-2 的潛在中間宿主[29]。
SARS-CoV-2 也使用 ACE2 作為進入細胞的受體，且無法感染不含 ACE2 的細胞[3]。ACE2 不僅在Ⅱ型肺泡細胞中高表達，而且也在吸收腸上皮細胞中表達[30]。因此部分新冠肺炎患者存在腹痛、腹瀉表現，且消化系統也是潛在的傳播途徑。對武漢地區新冠肺炎住院患者的臨床特征分析顯示，常見的癥狀包括發熱（98.6%）、疲勞（69.6%）和干咳（59.4%），所有患者的 CT 檢查中肺部均有雙側斑片狀陰影或磨砂玻璃樣陰影[31]。新冠肺炎與 SARS 臨床表現有一定的相似，然而，只有 43.8% 的 SARS-CoV-2 感染者入院時存在發熱的癥狀，87.9% 則在住院后出現發熱[32]。因此，對于新冠肺炎早期診斷與早期高熱的 SARS 不同，發熱并不能作為篩查標準，應結合 CT 和其他臨床癥狀進行綜合判斷。
3 治療藥物
對于冠狀病毒感染的治療，目前尚無特效藥，現階段大多是以抗病毒為核心，輔以對癥及支持治療。
3.1 抗病毒藥物
3.1.1 干擾素
干擾素是宿主的主要抗病毒分子，能夠抑制病毒的傳播，發揮免疫調節作用，促進巨噬細胞的吞噬，干擾素對宿主抗病毒有重要影響[33-34]。干擾素根據其作用分為Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型干擾素主要包括 α 干擾素和 β 干擾素等，Ⅱ型干擾素主要是指 γ 干擾素。干擾素作為傳統抗病毒藥物，在丙型肝炎、乙型肝炎、皰疹等病毒性疾病中具有廣泛的應用價值，并且取得了不錯的臨床效果。
目前對干擾素 SARS-CoV-2 抗病毒效果的研究較少，但可以參考 SARS 與 MERS 的研究成果。對于 SARS，Ⅰ型干擾素抗病毒能力強于Ⅱ型干擾素[35]，且 β 干擾素在預防性保護和治療抗病毒感染方面強于 α 干擾素[36]，MERS-CoV 對 α 干擾素更敏感[37]。
關于干擾素的給藥途徑，診療方案推薦霧化吸入。發熱是干擾素的常見不良反應之一，干擾素的使用可能會使患者的發熱癥狀更加嚴重。相對于皮下注射或肌肉注射，霧化吸入可能會在一定程度上減少干擾素所致發熱。而且，霧化吸入能提高肺部的藥物含量，并延長藥物作用時間，是治療肺部疾病更為有效的給藥方式[38]。
3.1.2 酶抑制劑
洛匹那韋（Lopinavir）和利托那韋（Ritonavir）主要用于治療人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）的感染。洛匹那韋能抑制 HIV 的 Gag-Pol 聚蛋白；利托那韋作用于病毒的天冬氨酰蛋白酶，從而抑制 HIV 蛋白酶的活性，使其無法對 Gag-Pol 多聚酶的前體蛋白進行剪切。在生理情況下，洛匹那韋的利用度幾乎可以忽略，但利托那韋還可抑制細胞色素 P450 同工酶 CYP3A 介導的洛匹那韋代謝過程，從而使洛匹那韋血藥濃度更高[39-40]。
對于 SARS 患者，洛匹那韋和利托那韋聯合使用具有顯著的臨床益處，且臨床不良結果較少[41]；而對于 MERS，洛匹那韋–利托那韋的抗病毒活性不如瑞德西韋和 β 干擾素[42]。韓國的一例新冠肺炎的輕癥患者在使用洛匹那韋–利托那韋后，其病毒載量明顯減少且臨床癥狀改善[43]。但是我國的臨床試驗表明在重癥新冠肺炎成人患者中，相較于標準治療，洛匹那韋–利托那韋治療會減少嚴重不良事件，但也提高了胃腸道不良事件的發生率且并未明顯縮短臨床改善時間[44]。
3.1.3 核苷類似物
核苷類似物是一種化學合成的嘌呤和嘧啶類似物，在進入受感染細胞后迅速被磷酸化，致使病毒的 RNA 聚合酶將藥物產生的核苷三磷酸摻入延伸的 RNA 鏈中，引起鏈延長終止，從而抑制病毒的復制。
利巴韋林（Ribavirin）能抑制肌苷酸-5-磷酸脫氫酶的合成，阻斷肌苷酸轉化為鳥苷酸，從而阻止病毒的復制。司斌等[45]的成組病例分析顯示，利巴韋林聯合激素對 SARS 患者有效，而且不良反應小。但是對于 MERS 患者，利巴韋林仍受爭議，其對 MERS 有一定的效果，但效果不如洛匹那韋聯合利托那韋[46-47]。使用利巴韋林治療 SARS-Cov-2 目前沒有很強的循證證據支持，有效性和安全性也需要進一步地驗證，但是使用利巴韋林并非禁忌。
瑞德西韋（Remdesivir，又稱 GS-5734）是一種核苷酸類似物前體，原本開發用于治療埃博拉病毒。在恒河猴模型中，瑞德西韋可顯著抑制埃博拉病毒復制[48]，但該藥并未通過臨床試驗。后續研究表明瑞德西韋可用于治療多種 RNA 病毒（包括 SARS/MERS-CoV）的感染[49-50]。體外試驗中，瑞德西韋合用 β 干擾素的抗病毒活性優于洛匹那韋–利托那韋，對 MERS 也有一定療效[42]。瑞德西韋被認為在治療 SARS-CoV-2 方面有不俗的前景，對于被感染的恒河猴，在感染早期給予瑞德西韋有臨床益處[51]。美國國家衛生研究院的臨床對比試驗表明，在縮短 SARS-CoV-2 和下呼吸道感染住院成人的康復時間方面，瑞德西韋優于安慰劑[52]。但在我國武漢的臨床試驗顯示，與安慰劑相比，靜脈注射瑞德西韋并沒有顯著改善嚴重新冠肺炎患者的臨床改善時間、病死率或病毒清除時間[53]，這可能與我國受試者病情較輕、治療時間較早、樣本量不足有關。
法匹拉韋（favipiravir）是一種新型廣譜抗 RNA 病毒藥物，主要用于甲型、乙型流感的抗病毒治療。該藥口服吸收后轉化為具有生物活性的核苷三磷酸化物，與嘌呤競爭病毒 RNA 聚合酶，從而抑制病毒的復制[54]。2020 年 2 月 15 日，國產的法匹拉韋正式獲得國家藥監局批準上市，這是在疫情期間全國第一個批準上市的對新冠肺炎具有潛在療效的藥物[55]。在 Cai 等[56]的開放對照研究中，法匹拉韋與病毒清除速度和胸部影像學改善率有關，與洛匹那韋–利托那韋相比，法匹拉韋的治療效果更優。法匹拉韋在短時間內使用可能是安全和可耐受的[57]，但需要更多的證據來評估治療的長期效果，所以在廣泛使用時也應謹慎。
3.1.4 阿比多爾
阿比多爾（arbidol）是一種主要針對 A 類、B 類流感病毒的非核苷類抗病毒藥物，主要作用于流感病毒表面蛋白中血凝素的穩定性及阻止其結構重組從而阻斷病毒包膜和囊內膜融合，進而發揮抗病毒作用[58]。國內的回顧性研究顯示，阿比多爾的使用與新冠肺炎傳播的預防有顯著的相關性，聯合洛匹那韋–利托那韋可能有助于延緩肺部病變的進展，降低新冠肺炎病毒載量和呼吸道和胃腸道傳播的可能性；雖然聯合干擾素-α2b 使用時可加速肺炎吸收，但在新冠肺炎病毒清除和住院治療方面沒有單用干擾素-α2b 有效[59-61]。關于此藥仍需要更進一步的隨機、前瞻性研究。
3.1.5 氯喹
氯喹具有親溶酶體性和弱堿性，通過干擾核內體酸化從而讓起到抗病毒的作用，在體外對 SARS-CoV-2 感染的控制中，氯喹非常有效[49]。相較于其他正處于臨床試驗的藥物如瑞德西韋，氯喹因其有效性、安全性和相對較低的成本而成為大規模使用的首選藥物。羥基氯喹是氯喹的衍生物，羥氯喹和氯喹具有相似的化學結構和作為弱堿的抗病毒機制。在體外試驗中，羥氯喹能有效地抑制 SARS-CoV-2 的感染且較氯喹更為安全[62]。
3.2 糖皮質激素
糖皮質激素可以通過調節細胞因子來預防或改善急性呼吸窘迫，但對于 SARS 患者沒有證據表明該治療會降低病死率[63]。是否使用糖皮質激素，目前仍存在爭議。對于重型、危重型患者，診療指南[13]建議，可根據患者呼吸困難程度、胸部影像學進展情況，酌情短期內（3～5 d）使用糖皮質激素。但世界衛生組織專家指出：除了臨床試驗，對于 SARS-CoV-2 導致的肺損傷或休克，不應使用糖皮質激素治療[64]。鑒于這種情況，趙建平等[65]建議糖皮質激素的使用必須完全包含四個條件：（1）成人（年齡≥18 歲）；（2）經聚合酶鏈反應或血清抗體確診的 SARS-CoV-2 感染患者；（3）癥狀（包括發熱、咳嗽或其他相關感染癥狀）發生 10 d 以內，影像學證實為肺炎且快速進展；（4）靜息未吸氧狀態下，患者血氧飽和度≤93% 或呼吸急促（呼吸頻率≥30 次/min）或氧合指數≤300 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）。
3.3 其他藥物
3.3.1 巴瑞克替尼
AP2 相關蛋白激酶 1（AAK1）是一種細胞內吞調節因子，破壞 AAK1 可能阻止病毒進入細胞并阻止病毒顆粒組裝[66]。巴瑞克替尼（Baricitinib）可作用于 AAK1，故認為該藥可用于 SARS-CoV-2 的治療，但是缺乏相關臨床實驗與數據支持。
3.3.2 萘莫司他
在 S 蛋白介導的膜融合過程中，S 蛋白需要與跨膜蛋白酶絲氨酸 2 融合，從而進入宿主細胞內。萘莫司他（Nafamostat）作為一種絲氨酸蛋白酶抑制劑，對該過程具有抑制作用。1% 濃度的萘莫司他就能夠有效抑制 MERS-CoV 的 S 蛋白介導的膜融合[67]。
3.3.3 免疫調節藥物
冠狀病毒入侵人體免疫系統，感染巨噬細胞并激活 T 細胞后，免疫細胞及組織細胞大量釋放細胞因子用于免疫反應擴增。使用胸腺肽等增強免疫藥物，通過調節人體免疫功能也是治療冠狀病毒感染的方法之一。
4 疫苗
病毒感染后，人體能獲得長期甚至是終生的免疫記憶，能有效預防相關疾病。疫苗接種的目的是刺激產生免疫記憶，各種疫苗類型的優缺點見表 2[27]。
表2
各種病毒疫苗類型的優缺點
但是疫苗提供的保護程度非常有限。因為與 DNA 在真核細胞中的復制需要校對不同，RNA 病毒表現出極高的遺傳變異性；而且冠狀病毒的基因組是已知的最大的 RNA 基因組，突變可以在冠狀病毒的基因組中快速積累，故即使在同一個系統發育亞群的毒株中，也存在數量巨大且多樣的變異抗原[67]。S 蛋白是疫苗和抗病毒藥物開發的重要靶點。基于 S 蛋白的藥物開發主要包括 RBD-ACE2 阻斷劑、S 蛋白抑制劑和小干擾 RNA 等[68]。盡管很多治療方案在體外研究中已被證明有效，但其中大多數尚未進行隨機的動物或人體試驗，因此在 SARS-CoV-2 疫情中應用有限。
我們對 SARS-CoV-2 的研究取得了一些階段性進展，目前仍有許多科學性的問題亟待解決，如藥物開發的時效問題、耐藥性問題、如何提高疫苗效力等。對于冠狀病毒感染的防治、針對性抗病毒藥物的研發以及安全有效疫苗的探索，我們應該投入更多。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
