SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

自2019年12月源起武漢的不明病因肺炎疫情暴發以來,雖然國內外對此疾病和疫情評價各異,但當前有關認識趨於一致。究其主要原因,是17年前SARS早已給人類上了重要一課。通過最近的反覆比較,業內外人士均體會到,SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似遠多於不同,比如序列相似度較高,宿主、傳播方式及導致的症狀等亦相似。為此,有必要對二者進行更加全面和廣泛的對比性研究,期望藉此更深刻理解SARS-CoV-2這個病毒,從而採取更為有效的措施和對策。


SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

疫情暴發以來,國內學者提出的病毒命名有幾種。

一是"新的急性呼吸綜合徵冠狀病毒(NARS-CoV)",反對者認為今後"新的(病毒)"可能會層出不窮(笑);

二是"傳染性急性呼吸綜合徵冠狀病毒(TARS-CoV)",反對者認為"傳染性"並非本病特有;

三是"肺炎相關呼吸綜合徵冠狀病毒(PARS-CoV)",反對者認為部分感染者並不出現肺炎。

因此這些名稱均被學界否決,至於與地名相關的命名早已因為汙名化的規定而被否定。在迫在眉睫的需求下,WHO將該病毒具體命名為"2019新型冠狀病毒(2019-nCoV)",而同日最為專業的國際病毒分類委員會(ICTV)則公佈命名為"SARS-CoV-2"。後者認為,這一新名稱反映了 2019 新冠病毒與導致SARS 疫情暴發的冠狀病毒之間的遺傳相似性。這次ICTV採用DEmARC軟件測量2019-nCoV與SARS-CoV之間的位置配對距離(PPD),發現在分類學上可以把新冠病毒放在SARSr這個種下邊,之前認為2019-nCoV是新病毒的依據就是因為它和SARS-CoV的PPD離得遠,但SARSr這個種內各個病毒本身就差的很遠。因此,基於種系分析、分類學和已有的實踐,ICTV將這一病毒鑑定為SARS-CoV的一個姊妹病毒,屬於其相關冠狀病毒

SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

國家衛健委最先的疾病命名是"新型冠狀病毒引起的肺炎",一看這個形容詞"引起的"就是臨時命名(笑)。以後,將該病毒引發的肺炎暫命名為"NCP",這個命名英文縮寫容易發音(至少比"2019-nCoV引起的肺炎"容易和簡潔)(笑)。然而,隨之世界衛生組織(WHO)正式命名為"COVID-19",好處是可以方便地讀成"柯維德-19",但我發現很多人叫這個名字(笑)。然而最為尷尬的是,WHO的病毒命名仍然是發音複雜的"2019-nCoV"。不僅病毒命名重複,而且與疾病命名沒有對應起來。

為什麼業內人士都竭力主張越簡單越好?醫學生在學習過程中需要記憶的詞彙浩如煙海,醫生也需要終身不斷記憶大量新詞。其中,拉丁藥物和微生物名稱不計其數,而且發音和記憶均極為困難。還有日益增多的藥物商品名,近年新藥增加很快,仿製藥也隨之大幅攀升,例如恩替卡韋,商品名除了原研藥博路定外,還有仿製藥潤眾、天丁、恩甘定、維力青、貝雙定、雷易得、艾普丁、甘倍輕、和恩、木暢、甘澤、瑞福恩、和定、山澤等14個,加上待審批的仿製品還有13個,加到一起一共有28個(好誇張,笑)。我到日本留學,發現同一姓氏可能有30多種讀音,最保險的辦法就是鸚鵡學舌,跟著對方說才保險(幸好我不在日本當醫生,而且我們中國人的記憶力超好)(笑)。更何況,即使不管專業人士,這也是可望入選年度詞彙的國際常用詞。例如,"流感(flu)"的英文單詞甚至可以入選最常用的1000個英文單詞。我發現中國的官方、公眾甚至媒體尚未接受"柯維德-19",一般稱"新冠"較多。其實,我們在實際運用中經常使用的是"SARS"和"SARS病毒",而很少用"SARS-CoV"全稱,以此類推,可以採用對應的"SARS2"和"SARS2病毒"的簡稱,從而可望使相似度從2星增高到4.5星。

SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

目前,冠狀病毒分為α、β、γ和δ四屬冠狀病毒。其中β屬冠狀病毒分為A、B、C、D個亞屬。在已知冠狀病毒中有α屬的 HCoV-229E、HCoC-NL63、VHCoV-OC43、HCoV-HKU1和β屬的SARS-CoV、MERS-CoV及SARS-CoV-2均可感染人類,但是α屬的危險性明顯小於β屬。

SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

圖 冠狀病毒分類

注:來自https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.07.937862v1


SARS-CoV與SARS-CoV-2同屬於β屬冠狀病毒,通過文獻研究分析兩者間的相關性有四方面:

①從病毒分類角度看,SARS-CoV和SARS-CoV-2同屬於冠狀病毒科、冠狀病毒亞科、β冠狀病毒屬、類SARS病毒種;

②SARS-CoV-2與兩種來源於蝙蝠的SARS有較大相似關係,其相似度為88%,SARS-CoV和SARS-CoV-2兩者全基因組水平相似度為79%;

③用於病毒鑑別的7個保守域與SARS-CoV的氨基酸高達94%的相似度;

④SARS-CoV可通過細胞膜表面的血管緊張素轉移酶2(ACE2)受體進入細胞,通過S蛋白與宿主的受體結合而達到感染的目的;

⑤SARS-CoV-2也具有相同進入細胞的途徑,且SAR S-CoV-2的S蛋白與人的ACE2受體的親和力更高,相當於SAR S-CoV的10~20倍,故其傳播性更強;

⑥二者的ACE2受體在β冠狀病毒屬中為唯一的一對。由此可見,兩者在來源上密切相關,極度相似。

SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

從2002年SARS開始,果子狸和蝙蝠先後被認為是最主要的動物宿主。因為果子狸常年捕食蝙蝠"菊花",所以導致身體攜帶SARS-CoV。後來大量證據表明,菊頭蝠是SARS-CoV的宿主。據此認為,果子狸被冤枉了17年,真兇菊頭蝠浮出水面。而對於SARS2,其在進化鄰居和外類群都在各類蝙蝠中有發現,故認為該病毒的原始自然宿主可能是蝙蝠。研究發現,SARS-CoV-2與蝙蝠身上的病毒相似度達90%左右,但這種相似度不足以支持該病毒是直接由蝙蝠傳染,故查找中間宿主成為關鍵。

SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

迄今為止,果子狸中間宿主可謂證據確鑿,而且武漢人和廣東人都吃它,同樣出現在在本次發源的武漢華南海鮮市場的菜單上(沒有蝙蝠和穿山甲)。早前有研究認為蛇最有可能是攜帶SARS2的中間宿主,但它是爬行動物,武漢人吃的不多,至少比不上廣東人(相同的情況也有老鼠);碰巧,雖然廣東是SARS的起源地,至今沒有找到蛇與SARS的任何關係。新近研究發現,潛在中間宿主可能是穿山甲。

其實,我們之前也討論過,結合最新研究表明,SARS-CoV和SARS-CoV-2在進化上有共同的祖先,考慮均來源於蝙蝠,並經由不同的中間宿主傳染給人類,在這方面二者是一致的。因此,這種直接兇手才是我們需要嚴加防範的對象。

SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

目前所見傳染源主要是COVID-19患者。經呼吸道飛沫(也可能包括氣溶膠)傳播是主要的傳播途徑,亦可通過接觸傳播。雖然病毒來源和人群間傳播能力等許多細節仍然未知,但越來越多的病例是由人際傳播引起,可惜遲至1月20日才由官方證實本病存在人傳人現象,包括15名醫務人員感染及眾多家庭與集體發病人群。同時,外省如廣東有2個病例是因家人去過武漢後染上了COVID-19。此外,眾所周知通過現代化交通工具很快傳播到國外。表1顯示人際間給出可以傳播的7種冠狀病毒的種屬病毒名稱、主要可就的部位、傳播方式、導致的疾病和危險程度。由此可見,SARA-CoV與SARA-CoV-2存在相似的傳播途徑。最近很多人擔心,認為病毒可以通過糞-口途徑傳播,可以通過血液或皮膚(手足)等傳播。其實,SARS流行期間也曾經有這樣的看法,但是實際上這不符合SARA-CoV-2的特性,它的經典傳播與SARS一樣,還是通過呼吸道,致病機制和病變部位也是在呼吸道。

SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

有人認為,美國去年把COVID-19當成流感,這是完全不可能的。SARS2的超級傳播率太高,傳播速度太快,病死率較高(即便是西方國家人群也是如此),這些均已說明這個推測是錯誤的。

SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

表1 人際間可以傳播的7種冠狀病毒

注:血管緊張素轉移酶(ACE2);氨基肽酶N(APN);二肽基肽酶4(DPP4);主要組織相容性複合體I類(MHC-1)

SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

SARS-CoV是一個新型病毒,以往未曾在人體發現,所以不分年齡、性別,人群對該病毒普遍易感。男女之間發病無顯著差別,兒童及成人(包括老年人)均有。發病年齡以15~59歲為高發,佔病例總數的70%~80%。老年人以及基礎疾病患者(包括高血壓、糖尿病等患者)可能會更嚴重。

同理,COVID-19人群普遍易感,沒有明顯的年齡特點。根據當前病例資料,主要的高危人群主要在於老年人和合並有基礎疾病的患者。不同於流感的高危人群:嬰幼兒(<5歲)、老年人(>65歲)、有基礎疾病患者(慢性阻塞性肺疾病、慢性充血性心力衰竭、慢性腎臟病等)、孕婦(尤其是28周以後的孕婦)、免疫功能缺陷人群、體重指數高的人。

有趣的是,二者兒童發生比率均較低。有學者認為兒童上呼吸道感染(包括其他冠狀病毒感染)發生頻繁,由此產生的交叉免疫可能起保護作用。同時,兩者都有很突出職業特點,醫護人員患病率較高,主要與患者近距離密切接觸有關(在搶救進行有創機械通氣的危重患者時,尤其易被感染)。疫情開始階段,由於對該病缺乏認識,防護措施不足,導致醫護人員大批受感染,採取了必要的防護措施後,醫護人員感染率有所下降。

SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

研究發現,冠狀病毒侵入人體,需要將自身表面的重要結構蛋白即S蛋白,與人體細胞上的受體結合才行,否則不可能入侵人體,特別是呼吸道上皮細胞。前期研究發現,SARS-CoV、MERS-CoV的S-蛋白分別與人體的ACE2蛋白、DPP4蛋白結合,進而侵入人體的呼吸道上皮細胞。SARS-CoV-2的S-蛋白與MERS-CoV的S-蛋白差異性較大,而與SARS-CoV的S-蛋白相似,研究證據亦表明SARS-CoV-2並非與DPP4蛋白結合,而是與ACE2蛋白結合。其實,ACE2分佈在人體多個組織中,包括有肺泡上皮細胞、腸道上皮細胞、腎小管上皮等。其中,肺泡上皮細胞表達ACE2最高,因此亦是導致咳嗽、肺炎等臨床症狀的一個重要因素。

新近,有研究進一步分析發現在SARS-CoV-2與SARS-CoV和SARS-CoV樣病毒的氨基酸序列之間存在380個氨基酸的差異,比如在S蛋白上,SARS-CoV-2相對於SARS-CoV在直接與人類受體ACE2蛋白相互作用的受體結合基序中不存在氨基酸替換,但是RBD(受體結合區)的其他區域發生了6個氨基酸替換。這些氨基酸水平差異可能有助於揭示SARS-CoV-2與SARS-CoV在傳染性、潛伏期及致病力上的潛在差異。

SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

在2003年SARS期間,我們軍醫大學的老校長剛剛從重慶回到上海老家,居委會老太太就立即搬了一張凳子坐在他的家門口,不准他出門(笑),由此可見上海民眾的意識有多高和管理措施有多麼到位。

SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

SARS期間對戴口罩的態度,曾經有很大的認識差異。一是在SARS早期官方信息很不透明,我們有醫院領導曾經要求臨床科室不要戴口罩,說是造成"醫患隔閡"(笑)。當時我就打了電話,並在醫院週會上當眾發言,說"此時不戴更待何時?我們現在的做法是等待災難啊",這種專業的提醒雖然不太客氣,但是讓全院醫務人員一下子都覺醒了,終於保住了零感染。第二個事例,是在SARS期間我在上飛機的時候立即帶上了外科口罩,空姐說這個口罩是完全沒用的(笑),我讓她看了名片,解釋了科學道理,乘務組後來都體會到我說的非常正確。

據報道,1月底武漢的一些名人和VIP,包括同濟、協和的業內人物(老教授)患了COVID-19都住不上院,我感到非常震驚,知道武漢的醫療資源已經處於供不應求的危機狀態,很多感染都發生在醫院內,醫務人員壓力山大。情況如此緊急,WHO倡導的居家隔離具有非常重要的意義。然而,這一次的居家隔離作為重要的應急措施,由於種種原因沒有很好地執行,以後需要進一步加強和完善。最近日本考慮到COVID-19輕、中型病人約佔半數左右,加之其大醫院不多,床位有限,採用了大部分病人居家隔離的方法,這種辦法值得探討和總結經驗。

兩次大疫問題都出在中國,也給國際各國帶來傳播。然而從西方的輿論看,因系無意之舉,很難過於指責中國。從言論自由的角度來說,有一些歧視性語言如"東亞病夫"和"中國肺炎"其實都無傷大雅,具有5000年文明史的中華民族心胸開闊,不會斤斤計較。就像MERS這樣的汙名化命名,中東民眾也沒有怎麼計較過。當然,如果傷及人體,侵犯人權,那就另當別論了。

SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

COVID-19和SARS相比,中國採用的辦法都是"關起門來打狗,死守嚴防"(笑)。"亡羊補牢",在黨和政府領導下的這場人民戰爭,打得非常漂亮,值得驕傲。這與國際上眾多國家的控制不力,形成蔓延形成對比。加之,我們還發揚國際主義精神,讓韓國人進來避難,派出醫療隊支持伊朗......,在道義上加了不少分。

大家可能注意到,本文沒有比較診斷手段的相似度,原因是二者差不多隔了一代人的時間。最大的變化是,在SARS-CoV-2的發現、診斷和防控方面顯示了時代的發展和科學技術手段的巨大進步。例如,採用mNGS 進行檢測,通過數據庫進行比對分析,發現與SARS近親但不完全相同,最終確認為SARS-CoV-2,可以說是功不可沒。其次,是核酸檢測試劑盒的開發和應用,還有膠體金法抗原篩查檢測試紙及ELISA檢測 IgM及IgG抗體的上市。儘管其敏感度和特異性尚存在不足,但已經比2003年SARS的年代進步很多了。SARS期間只要病人有症狀(發熱),伴有肺部有陰影,就作為疑似病人,採取隔離措施。而這次的SARS快速診斷方法雖然不夠完美,還是幫了很大忙,那種舉棋不定的情況明顯減少了。

SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

病毒侵入機體是否引起發病,取決於病毒的毒力和宿主的抵抗力和免疫功能(包括特異性和非特異性免疫),二者的相互作用受外界各種因素的影響。冠狀病毒屬於正鏈RNA病毒,相比於細菌和DNA病毒,正鏈RNA病毒由於其結構簡單、穩定性差,導致突變更快,進而為藥物研發帶來極大的挑戰。

由於2003年SARS從發現病毒到疫情控制只有大約兩三個月的時間,而且國際上受累國家級病人數量均不如本次的COVID-19,對策研究可謂虎頭蛇尾。此後,不少國人的態度是"好了傷疤忘了疼",而國際上西方國家很多人又是"事不關己,高高掛起",這些因素均使得17年來整個治療對策研究均處於相對停滯不前狀態。

SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

這次COVID-19來勢更加兇猛,至今已經形成國際大流行態勢,國人痛定思痛,各國也已無法袖手旁觀,不得不形成統一戰線,同舟共濟。針對SARS-CoV-2複製快、宿主範圍廣、變異高、跨物種傳播快等問題,廣譜抗病毒藥物的開發是SARS-CoV-2的重要策略。COVID-19患者數目仍然在迅速增長中,而目前尚無針對性的特效藥,根據SARS-CoV-2特性及致病機制,正在對潛在藥物進行緊急應用研究。最近有希望的藥物主要有:核苷類似物瑞德西韋(remdesivir,RDV,GS-5734)、RNA依賴的RNA聚合酶(RdRp)抑制劑法匹拉韋(favipiravir,商品名Avigan)及蛋白酶抑制劑洛匹那韋和利托那韋,但需儘快在臨床中進一步研究驗證。

當前,主要的治療有三個方面:第一是對症包括抗炎,第二是支持包括呼吸道的保護,第三是免疫調節治療包括免疫抑制和增強。而治療的成功與否,最重要的就是辨證施治,具體情況具體分析,因人而異,因時機而異。在用藥時機及劑量的調整方面都是很有考究的。從這些方面看,SARS和COVID-19治療策略相似度很高。當然,二者相隔17年,科學技術手段還是有較大的進步。

SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義

SARS截止2003年8月7日,全球累計病例共8422例,涉及32個國家和地區,因SARS死亡人數919人,病死率近11%。其中,中國內地累計病例5327例,死亡349人。

COVID-19截至3月6日全國累計確診80 713例,累計死亡3045例,現有重症5737例。當前病死率為3.8%,但是考慮到現有重症5737例,預後堪憂,而新增病例越來越少,故最後的病死率可能會一定程度增高。兩個疾病都有一定發展過程,所以最先死亡的經常是老弱病殘,以後就是危重病人,特別是依靠呼吸機維持的病人。從這一點看,早期的病死率可能要偏低,而在最後會偏高。因此,當前國際上其他各國現在的病死率還不太高。然而,有些西方國家像美國、韓國、意大利等,即使是剛剛開始流行,當前的病死率已經不低了(205/10 374, 2.0%)。

SARS和COVID-19相比,即使現在發病人數相差已經大約10倍,病死人數大約9倍,病死率相差估計2~3倍左右。由此可見,雖然COVID-19要略微溫和一點,病死率低一些,但實際上它給全人類帶來的危害和損失要比SARS大得很多。

SARS-CoV與SARS-CoV-2的相似度及其意義


總的來說,從大的方面看,SARS和COVID-19均為一類RNA病毒引起的疾病;從小的方面看,雖然達不到"孿生兄弟姐妹"的程度,仍然達到了"兄弟姐妹"的相似性。因此,任何針對RNA病毒能夠產生效果的策略都有潛在治療可能性。小分子藥物的亮點在於易於合成、生產和保存。中藥、中成藥成分複雜,往往存在因雜質引起的不良反應,特別需要解決的是明確其中關鍵有效成分,提高藥物的安全性,而這也是中藥現代化的主要任務。疫苗的優點在於能夠在健康人群中進行大面積預防,缺點是研發週期較長(約1年)導致時間上來不及。作為藥物的新興力量,生物大分子藥物由於特異性強、不良反應作用小,在病毒治療上有非常光明的前景。SARS的歷史經驗在這次COVID-19的防控工作中起到了重要的借鑑作用,得到了充分的實踐證實和國際公認。"遭一蹶者得一便,經一事者長一智",通過二者相似性的比較研究,今後將有助於防控類似大疫及各種新發傳染病(EID)。


分享到:


相關文章: