■3月30日，國際頂尖學(xué)術(shù)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(bào)道了清華大學(xué)結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖創(chuàng)新中心王新泉和清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院張林琦課題組在新冠病毒聯(lián)合科研攻關(guān)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(jié)合結(jié)構(gòu)域與人受體蛋白ACE2復(fù)合物2.45埃的高分辨率晶體結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確定位了新冠病毒RBD和受體ACE2的相互作用位點(diǎn)，揭示了受體ACE2特異性介導(dǎo)新冠病毒細(xì)胞侵染的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，為治療性抗體藥物開發(fā)以及疫苗的設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

新冠病毒刺突蛋白RBD與受體ACE2復(fù)合物的高分辨率結(jié)構(gòu)

新冠病毒感染的關(guān)鍵一步，在于病毒表面的刺突蛋白與人體細(xì)胞表面ACE2受體蛋白的特異性結(jié)合。研究團(tuán)隊(duì)利用昆蟲細(xì)胞體系表達(dá)和純化了新冠病毒刺突蛋白RBD和人ACE2受體，成功生長出復(fù)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(jié)構(gòu)。該成果使研究團(tuán)隊(duì)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(guān)鍵的受體結(jié)合氨基酸位點(diǎn)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(jìn)化，均獲得了與ACE2受體的特異和高親和力結(jié)合能力。

基于深入的對比分析，研究團(tuán)隊(duì)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(diǎn)，以及導(dǎo)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(diǎn)，后續(xù)科學(xué)驗(yàn)證工作正在進(jìn)行中[1]。

■3月30日，明尼蘇達(dá)大學(xué)李放團(tuán)隊(duì)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(jié)合的新型冠狀病毒受體結(jié)合域（RBD）（經(jīng)工程設(shè)計(jì)以促進(jìn)結(jié)晶）的晶體結(jié)構(gòu)。與SARS-CoV RBD相比，新型冠狀病毒RBD中的hACE2結(jié)合部分具有更緊湊的構(gòu)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(jié)合熱點(diǎn)。新型冠狀病毒RBD的這些結(jié)構(gòu)特征增強(qiáng)了其hACE2結(jié)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(guān)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(xiàng)研究為針對新型冠狀病毒受體識別的干預(yù)策略提供了指導(dǎo)[2]。

■3月30日，復(fù)旦大學(xué)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(zhì)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(jié)構(gòu)，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(qiáng)相互作用相關(guān)。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(jié)構(gòu)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(dǎo)的膜融合和PsV感染表現(xiàn)出強(qiáng)效的抑制活性，其IC50s為1.3nM和15.8nM，與EK1肽相比，分別強(qiáng)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(fù)制，包括新型冠狀病毒。在用HCoV-OC43感染小鼠之前或之后，鼻內(nèi)施用EK1C4可保護(hù)小鼠免受感染，這表明EK1C4可用于預(yù)防和治療當(dāng)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(xué)科學(xué)院/北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院病原生物學(xué)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(xué)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(rèn)了人類血管緊張素轉(zhuǎn)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(nèi)吞作用進(jìn)入293/hACE2細(xì)胞，PIKfyve、TPC2和組織蛋白酶L對于病毒進(jìn)入細(xì)胞至關(guān)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(jìn)入細(xì)胞，但不能抑制新型冠狀病毒S假病毒顆粒的進(jìn)入。研究人員進(jìn)一步使用恢復(fù)的SARS和COVID-19患者血清進(jìn)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(fù)可能無法抵御另一種感染。研究者指出，其研究結(jié)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(biāo)[4]。

■3月27日，The Lancet Infectious Diseases期刊在線發(fā)表了來自巴黎大學(xué)醫(yī)院、巴黎大學(xué)、波爾多大學(xué)醫(yī)院等機(jī)構(gòu)的研究團(tuán)隊(duì)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(bào)告了歐洲首批確診COVID-19病例的相關(guān)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(xué)醫(yī)院和法國的波爾多大學(xué)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(nèi)被診斷，在發(fā)病后的24小時內(nèi)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(fù)出院。

該研究通過詳細(xì)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(xué)類型的進(jìn)程。研究者認(rèn)為，這些發(fā)現(xiàn)將有助于更好地了解該病的自然史，和實(shí)施更有效的感染控制措施[5]。

■3月26日，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院寧琴團(tuán)隊(duì)在國際頂級醫(yī)學(xué)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(jìn)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(fù)者（51歲）。死者主要為男性（73%），而且這一比例高于男性在康復(fù)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(fù)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(fù)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(zhuǎn)移酶、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)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(fù)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?？傊?，嚴(yán)重的新型冠狀病毒感染可引起肺部和全身炎癥，導(dǎo)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(guān)鍵并發(fā)癥[6]。

■3月26日，汕頭大學(xué)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(guān)系。這種相似程度不足以說明穿山甲是直接參與當(dāng)前新型冠狀病毒暴發(fā)的中間宿主。但研究結(jié)果表明，穿山甲是冠狀病毒的第二個哺乳動物宿主，應(yīng)嚴(yán)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(fēng)險(xiǎn)降至最低[7]

參考文獻(xiàn)：

[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(zhuǎn)化中心、科研部

來源 | 清華大學(xué)結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖創(chuàng)新中心、iNature、 Nature自然科研

編輯 | 鮑啦