今天，頂級醫學期刊《新英格蘭醫學雜誌》刊登了瑞德西韋（Remdesivir）在同情用藥情況下治療重症新冠病肺炎患者的臨床數據 [1]。
總的來看，在53名接受瑞德西韋治療的重症和危重新冠肺炎患者中，有68%的患者臨床症狀緩解。尤其值得一提的是，在需要接受機械通氣的危重患者中，瑞德西韋將患者的死亡率控制在18%；相較而言，之前的一項研究表明：在接受有創通氣患者的死亡率高達66%（44/67）[2]。
論文首頁截圖
這一結果表明，瑞德西韋對於重症新冠肺炎患者可能具有臨床益處。不過，目前的數據仍然有限，還無法得出明確的結論，需要隨機對照臨床研究進一步證實本研究發現的臨床獲益。
接下來，我們就從瑞德西韋與新冠肺炎的第一次相遇，新冠病毒的病毒學，以及目前已知的瑞德西韋抗病毒機制，全視角解讀一下瑞德西韋在新冠肺炎治療中的潛在作用。
關於瑞德西韋的早期研究
今年2月1日，美國醫師Michelle Holshue等在頂級醫學雜誌《新英格蘭醫學期刊》上發表的一篇新冠肺炎病例報告[3]，這篇病例報告記錄了美國首例確診新冠肺炎患者在病情加重的情況下，以“同情用藥”原則使用瑞德西韋（Remdesivir）後，病情迅速好轉的全過程。
幾乎在同一時間，中國科學院武漢病毒所和軍事科學院軍事醫學研究院的研究人員，在著名期刊《細胞研究》上發表一篇重要基礎研究論文[4]，這項研究成果證實，瑞德西韋能在體外以極低的濃度高效抑制新冠病毒（SARS-CoV-2）的活性 。
論文首頁截圖
正是這兩篇重要的研究論文，讓科學家和醫生意識到瑞德西韋可能對新冠肺炎有一定的效果。於是在全球範圍內，很多醫務人員開始以同情用藥的原則用瑞德西韋治療新冠肺炎患者。本次發表的數據，就是來自全球各地同情用藥患者的數據彙總。
此外，用瑞德西韋治療新冠肺炎的臨床研究也在緊鑼密鼓的展開，以評估瑞德西韋在治療新冠肺炎成人患者中的安全性和有效性。
什麼是新冠病毒
那麼瑞德西韋究竟是如何對抗新冠病毒的呢？要說清楚這件事情，咱們得從新冠病毒的結構，以及它感染人體細胞的過程說起。
新冠病毒的長相，我想大家應該都不陌生了。自中國科學家分離並完成新冠病毒全基因組測序之後，全世界很多實驗室用多種方式給新冠病毒拍了照片。
新冠病毒（來自NIAID-RML）
新冠病毒是冠狀病毒大家族中的一種，它們因外形酷似皇冠而得名。冠狀病毒這一大家子有很多成員，它們大致被分成了α/β/γ/δ四個屬，其中β屬又分成了A/B/C/D四個亞群[5]。
截至2020年，包括新冠病毒在內，科學家累計發現了7種能感染人的冠狀病毒[6]，它們分別是新冠病毒、MERS-CoV、SARS-CoV、HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-NL63和HCoV-HKU1。
從外觀上看，冠狀病毒粒子是球形的，直徑約為125nm。從病毒的表面伸出的拳頭一樣的結構，就是冠狀病毒的刺突，也就是我們最近被科普最多的S蛋白，它負責識別人細胞表面的特定蛋白，不同的冠狀病毒識別的蛋白不一定相同。
冠狀病毒（插圖來源：univ-catholille.fr）
與S蛋白相連接的就是病毒的包膜，和人細胞膜的結構類似，在這層包膜上，有兩種重要的蛋白：膜蛋白（M）和包膜蛋白（E）[7]。M蛋白的主要作用是維持病毒包膜的形狀，E蛋白的主要作用則是促進病毒的組裝和釋放。
我們的視線再往裡面走，就能看到一個螺旋狀的結構，這就是病毒的最高機密所在地。這個螺旋狀結構由兩部分組成，外面一層殼叫做核衣殼，由核衣殼（N）蛋白組成。核衣殼裡麵包裹的就是病毒的遺傳物質，一條單股正鏈RNA，大小在27kb到32 kb之間。
新冠病毒鎖定人體細胞
以上就是一個冠狀病毒的基本組成。接下來，咱們再看看看冠狀病毒的感染過程。
稍微有點兒病毒學背景的人都知道，病毒的入侵和繁殖主要包括以下五步：吸附、釋放遺傳物質、複製增殖、組裝和釋放病毒粒子。
冠狀病毒入侵細胞全過程（圖源：10.1038/nrmicro.2016.81）
病毒其實是一種特殊的生命形式，嚴格意義上講，我們都不能說病毒是個生命體，因為它的生存和生命週期必需依賴於另一個生命體。所以病毒要想增殖下去，第一步就是得進入到宿主細胞中。
對於冠狀病毒而言，它主要是利用膜外的S蛋白識別動物細胞表面的肽酶，不過科學家目前仍不清楚冠狀病毒為什麼選擇肽酶作為受體。前面我們已經講過，不同的冠狀病毒S蛋白識別的肽酶並不一樣[6]，例如新冠病毒、SARS-CoV和HCoV-NL63識別的是血管緊張素轉化酶2（ACE2），而MERS-CoV則是利用S蛋白識別二肽基肽酶4（DPP4）進入細胞。當然，沒有這些受體，冠狀病毒也可以進入細胞，只不過效率那真是非常低。
不同冠狀病毒的受體
前段時間，關於新冠病毒的S蛋白與人細胞ACE2的研究非常多。現在我們已經基本能知道，新冠病毒的S蛋白分為S1和S2兩部分，其中S1裡面的受體結合域（RBD）負責識別人細胞表面的ACE2，完成病毒與細胞的結合。
雖然新冠病毒的S蛋白與SARS-CoV的S蛋白都是通過ACE2結合人體細胞，但是科學家已經發現，新冠病毒S蛋白與ACE2的親和力更強，是SARS-CoV的10到20倍[8]。這也被科學家認為是新冠病毒傳染性強於SARS-CoV的一個重要原因。
S蛋白的RBD與ACE2結合的動圖
針對新冠病毒的識別的過程，目前有很多治療或預防新冠肺炎的方法在研發中。例如靶向S蛋白RBD的單抗[9]，用人重組ACE2蛋白封閉新冠病毒S蛋白[10]，以及以S蛋白為基礎開發的新冠肺炎疫苗等等。
新冠病毒釋放遺傳物質
新冠病毒完成對人體細胞的識別之後，下一步就是與人細胞膜發生融合，將遺傳物質釋放到細胞內部。
在新冠病毒的S蛋白與ACE2完成識別過程之後，需要一些蛋白酶對S蛋白進行切割，露出S2裡面的融合肽，才能促使新冠病毒與人細胞膜融合[11]。
通常情況下，冠狀病毒與人細胞膜的融合發生在細胞內，因為細胞質的酸性環境有利於融合的發生。也有冠狀病毒與細胞膜的融合就發生在細胞膜上。不過新冠病毒究竟採用的哪種融合方式，目前還未見相關報道。
冠狀病毒與細胞膜的融合過程（圖源：10.1038/nrmicro.2016.81）
針對新冠病毒與細胞膜融合釋放遺傳物質的過程，中國科學家也已經研發出了相關的藥物。大約一週前，復旦大學基礎醫學院、上海市公共衛生臨床中心陸路和姜世勃團隊，與中科院生物物理所孫飛和朱贇團隊，以及中科院武漢病毒所石正麗團隊[11]，開發了一個脂肽類藥物，可以有效阻斷新冠病毒等引起的膜融合，而且這種藥物甚至可以採用鼻腔給藥的方式預防病毒感染。
新冠病毒劫持人體細胞，增殖，增殖，再增殖！
新冠病毒的遺傳物質進入細胞之後，要做的第一件事情是，鑽進人體細胞的核糖體中，把RNA裡面的信息翻譯成非結構蛋白（Nsp）。這些蛋白不參與病毒的構成，但是對病毒的複製和增殖至關重要。
由於冠狀病毒的非結構蛋白種類非常多，而且新冠病毒的非結構蛋白目前也鮮有報道，我們這裡只挑一個關鍵的非結構蛋白加以介紹，這個非結構蛋白就是Nsp12，又叫RNA依賴的RNA聚合酶（RdRp）。
這個RdRp的主要作用是催化冠狀病毒RNA的合成，是冠狀病毒複製和轉錄元件的關鍵組成部分。換句話說，如果沒有這個RdRp話，冠狀病毒就失去了複製能力，進去幾條RNA就永遠是那幾條RNA。因此，
RdRp是瑞德西韋等抗病毒藥物的關鍵靶點。
新冠病毒（黃色）與死亡的細胞（圖源：NIAID-RML）
如果新冠病毒的RdRp等非結構蛋白全部正常的話，冠狀病毒就會大量合成RNA，以及組成病毒的核衣殼蛋白、膜蛋白、包膜蛋白和刺突蛋白等。隨後組裝成完整的病毒粒子，釋放到細胞外。這個過程又可以被稱為排毒過程。
就在上個月，中日友好醫院曹彬和武漢金銀潭醫院陳華領銜的研究團隊在《柳葉刀》發表重要研究論文，他們首次揭示新冠肺炎患者病毒排毒持續時間，最長達37天[12]。
因此，如果能及時阻斷新冠病毒在細胞內的複製增殖，不僅可以降低患者的病毒負擔，還能在很大程度上降低傳染的風險。
以上就是新冠病毒侵染過程及生命週期。
瑞德西韋，「卡死」RdRp
在瞭解瑞德西韋抗病毒的機制上，我們已經邁出了第一步，搞清楚了瑞德西韋的作用靶點是RdRp。那麼瑞德西韋又是如何「卡住」新冠病毒的RdRp，阻斷新冠病毒的複製的呢？
新冠病毒的RNA是在RdRp的催化下，由ATP、UTP、GTP和CTP四個核苷三磷酸合成。如果RdRp或者核苷三磷酸出了問題，RNA的合成就無法正常完成。這是一個基本的思路。
瑞德西韋是什麼呢？它是一種核苷酸類似物前體，進入細胞內之後，會被代謝成一種不同於ATP、UTP、GTP和CTP的核苷三磷酸。對於RNA而言，我們可以說它是一種假的核苷三磷酸。
之前有研究表明，
瑞德西韋競爭的主要是ATP[13]。也就是說，在RNA的合成過程中，RdRp會錯誤地在原本該加入ATP的地方，加入了瑞德西韋，這一錯就阻斷了冠狀病毒的複製。而且這個研究還證實，瑞德西韋引起的冠狀病毒RNA延遲鏈終止是其強效抗病毒的一個重要原因。瑞德西韋卡在了RdRp和模版RNA之間，RNA的合成隨之終止，病毒的複製就這樣被終結了。
就在大約三週前，來自清華大學的饒子和與婁智勇團隊，以及上海科技大學王權團隊，率先在國際上成功解析了新冠病毒RdRp與其輔助因子組成複合物的結構[14]。他們甚至還構建了瑞德西韋與新冠病毒RdRp相互作用的模型。
RdRp與瑞德西韋結合的模擬圖
他們發現，瑞德西韋的多個羥基可能與新冠病毒RdRp的氨基酸相互作用，RdRp的V557疏水側鏈會與模板RNA的尿苷鹼基（U）堆疊並穩定，使其與進入RdRp的三磷酸瑞德西韋（ppp-remdesivir）完成鹼基配對。這個研究的發現，在一定程度上證實了瑞德西韋可以阻斷新冠病毒RNA合成的分子機制。
有了上面的背景知識，咱們再來看看今天發表的臨床數據。
本研究一共涉及61名新冠肺炎患者，其中7人數據缺失，1位出現錯誤用藥，所以最終只分析了53位患者的數據。
這53名患者，有22位來自美國，22位來自歐洲或加拿大，剩餘9位來自日本。在接受瑞德西韋治療之前，有30名患者（57％）正在接受機械通氣，4名患者（8％）用上了ECMO（extracorporeal membrane oxygenation ）。
所有的病例在接受瑞德西韋治療之後，至少隨訪28天，或者隨訪到患者出院或死亡。
中位隨訪期間為18天， 36例患者（68％）的氧氣支持水平有所改善，8名患者（15%）的症狀惡化 。呼吸空氣或者接受低流量輔助氧氣的12名患者的症狀都得到改善，其中7名使用無創氧氣支持的患者中，有5名症狀得到改善（71%）。
患者治療前和治療後氧氣支持狀態的變化
在30例接受機械通氣的患者中，有17例（57％）已拔管；4名使用ECMO的患者中，有3名（75%）不再需要ECMO，在論文發表前的最後一次隨訪中，所有患者都存活。
截至最後一次的隨訪日期，共有25例患者（47％）出院，7例患者（13％）死亡。尤其值得一提的是，
在接受有創通氣的34名患者中有6人死亡，死亡率為18％，如前所述，這個數據優於同期其他的研究；而未接受有創通氣的19名患者中僅1人死亡，死亡率為5％。至於使用瑞德西韋的安全性問題。我們可以看到，有32例患者（60％）報告了不良事件，最常見的是肝酶指標升高、腹瀉、皮疹、腎功能不全和低血壓。有12名（23%）患者出現包括多器官功能障礙綜合徵、膿毒症休克、急性腎臟損傷和低血壓在內的嚴重不良事件。
總的來說，研究人員認為與同期發表的文獻數據相比，瑞德西韋對重度新冠肺炎患者可能具有臨床益處。
然而，我們也應該看到，這不是一個隨機對照的臨床研究，而且本研究涉及的人數比較少，隨訪時間也比較短。此外，由於是同情用藥，本研究涉及的患者沒有采集病毒載量數據，因此本研究也無法比較瑞德西韋治療的療效與基線病毒負荷和病毒抑制之間的關係。
不過，目前正在進行的多個隨機對照臨床研究，有望進一步確認本研究中獲得的數據。
讓我們靜候後續臨床數據的發表。
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本文作者 | BioTalker
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