2020年7月22日訊 /生物谷BIOON /——導(dǎo)致COVID-19的SARS-CoV-2病毒屬于可引發(fā)從普通感冒到中東呼吸綜合征(導(dǎo)致大約三分之一感染者死亡)等各種疾病的beta冠狀病毒家族,。盡管這些病毒會(huì)引起各種各樣的癥狀,，但它們都有相似之處,。如果它們足夠相似，一種疫苗能防止它們?nèi)扛腥締?？科學(xué)家們一直在考慮這個(gè)問(wèn)題,。
然而，在探索這個(gè)問(wèn)題之前,，我們首先需要了解beta冠狀病毒家族令人著迷的解剖結(jié)構(gòu)上來(lái),。
beta冠狀病毒是一個(gè)被刺突蛋白包裹的微小的球，遺傳物質(zhì)在中心,。病毒必須感染細(xì)胞才能復(fù)制,，而要做到這一點(diǎn)，它必須首先附著在細(xì)胞上,。
圖片來(lái)源：Cell
beta冠狀病毒通過(guò)固定在細(xì)胞上稱(chēng)為受體的特定靶點(diǎn)上,，利用它們的刺突蛋白附著在細(xì)胞上。來(lái)自美國(guó)和法國(guó)等國(guó)家的科學(xué)家檢查了這些刺突蛋白,，發(fā)現(xiàn)它們由兩部分組成,，或稱(chēng)為"域",，可以稱(chēng)為S1和S2域,。
這些刺突結(jié)構(gòu)域幫助病毒以各種方式附著在宿主細(xì)胞上。例如,，導(dǎo)致COVID-19和SARS的病毒都使用S1結(jié)構(gòu)域中稱(chēng)為受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域(RBD)的部分來(lái)粘附宿主細(xì)胞受體(ACE2),。但是導(dǎo)致感冒的病毒卻沒(méi)有。
通過(guò)比較導(dǎo)致人類(lèi)疾病的所有beta冠狀病毒的刺突蛋白特征,，研究人員發(fā)現(xiàn)了它們之間的異同,。雖然S1結(jié)構(gòu)域在病毒家族成員之間變化很大，但S2結(jié)構(gòu)域非常相似,。
病毒結(jié)構(gòu)的相似性很重要,，因?yàn)樗鼈兛梢詭椭覀兊拿庖呦到y(tǒng)被誘騙做出反應(yīng)，并與幾種密切相關(guān)的病毒對(duì)抗,。這是因?yàn)橄嗨频慕Y(jié)構(gòu)域具有相似的特征,，可以被我們的抗體檢測(cè)到。
抗體是由一種叫做B細(xì)胞的特殊白細(xì)胞產(chǎn)生的,。它們?cè)诟腥痉矫嬗袔追N功能,，比如幫助其他白細(xì)胞檢測(cè)和殺死病毒或病毒感染細(xì)胞?？贵w還可以通過(guò)阻斷細(xì)胞受體阻止病毒進(jìn)入細(xì)胞,，例如COVID-19中的ACE2。
然而,，盡管抗體很強(qiáng)大,，但它的產(chǎn)生需要時(shí)間--開(kāi)始產(chǎn)生保護(hù)性抗體需要7到10天,。一旦B細(xì)胞知道要制造什么抗體，它們就會(huì)記住,，如果再次遇到同樣的感染,，它們幾乎可以立即做出反應(yīng)，產(chǎn)生比以前更多的抗體,。這個(gè)特性被稱(chēng)為記憶反應(yīng),。
疫苗的工作原理是通過(guò)提供病毒的特性來(lái)創(chuàng)造免疫記憶，從而在不需要全面感染的情況下觸發(fā)自然抗體的產(chǎn)生,。相關(guān)beta冠狀病毒之間的結(jié)構(gòu)相似性可以用來(lái)制造疫苗,，從而產(chǎn)生識(shí)別幾種病毒家族成員的抗體嗎？
交叉反應(yīng)
要解開(kāi)這個(gè)謎題,，有必要研究抗體是否能識(shí)別一種以上的病毒,，這種現(xiàn)象稱(chēng)為交叉反應(yīng)。類(lèi)似的測(cè)試表明,，導(dǎo)致SARS的刺突蛋白S1結(jié)構(gòu)域RBD部分的抗體與導(dǎo)致COVID-19的病毒可以發(fā)生交叉反應(yīng),。
圖片來(lái)源：https://cn.bing.com
在一項(xiàng)尚未被同行評(píng)議的研究中，研究人員還發(fā)現(xiàn),，對(duì)刺突蛋白S2結(jié)構(gòu)域部分的抗體與其他beta冠狀病毒有交叉反應(yīng)(盡管很弱),。然而，抗體結(jié)合并不足以說(shuō)明一個(gè)靶點(diǎn)是否適合進(jìn)一步開(kāi)發(fā)成疫苗或藥物,。
這些可能產(chǎn)生交叉反應(yīng)的抗體的發(fā)現(xiàn)令人興奮,，因?yàn)樗鼈兛赡転閷?duì)付COVID-19的新藥和疫苗打開(kāi)大門(mén)。一個(gè)副產(chǎn)品可能提供一些潛在的保護(hù),，以對(duì)抗未來(lái)的冠狀病毒,，我們還沒(méi)有遇到。
疾病增強(qiáng)
然而,，需要謹(jǐn)慎對(duì)待,。盡管抗體是對(duì)抗感染的強(qiáng)大盟友，但它們也會(huì)對(duì)我們的健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅,?？贵w依賴增強(qiáng)(ADE)是一種有害現(xiàn)象，這種情況下與病毒結(jié)合的抗體實(shí)際上幫助病毒進(jìn)入并感染細(xì)胞,，包括正常情況下它不能感染的細(xì)胞,，如某些類(lèi)型的白細(xì)胞。
一旦病毒進(jìn)入白細(xì)胞,，它就會(huì)劫持細(xì)胞,，并有效地將其變成特洛伊木馬。這些特洛伊木馬使病毒能夠在細(xì)胞內(nèi)隱藏和茁壯成長(zhǎng),，并在全身傳播--實(shí)際上是放大和加速疾病的進(jìn)程,。
目前尚不清楚COVID-19中是否發(fā)生ADE,，但已在登革熱中觀察到ADE。關(guān)于ADE,，我們?nèi)杂性S多不了解之處,，但當(dāng)一種特定病毒的幾種變體在人群中傳播時(shí)，這種可能性似乎最高,。
因此,，一個(gè)巨大的問(wèn)題是，利用感冒病毒和COVID-19之間相似性的疫苗是否會(huì)導(dǎo)致更大的ADE風(fēng)險(xiǎn),？大多數(shù)COVID疫苗試驗(yàn)集中在刺突蛋白的RBD區(qū)域,，該區(qū)域不會(huì)引發(fā)廣泛的交叉反應(yīng)抗體，因此不太可能造成ADE的風(fēng)險(xiǎn),。
抗體可能導(dǎo)致的另一種風(fēng)險(xiǎn)是所謂的疫苗相關(guān)增強(qiáng)呼吸系統(tǒng)疾病(ERD),。當(dāng)高水平的抗體與病毒結(jié)合，導(dǎo)致病毒和抗體結(jié)塊時(shí),，就會(huì)發(fā)生ERD,。這些結(jié)塊會(huì)導(dǎo)致肺部小氣道阻塞，可能造成災(zāi)難性的后果,。這種風(fēng)險(xiǎn)雖然罕見(jiàn)且不太可能發(fā)生,，但強(qiáng)調(diào)有必要謹(jǐn)慎，以確保任何疫苗和新藥在廣泛使用之前都經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)陌踩詼y(cè)試,。
總的來(lái)說(shuō),，考慮到交叉反應(yīng)抗體的功能以及潛在的風(fēng)險(xiǎn)，在不久的將來(lái),，COVID-19疫苗似乎不太可能同時(shí)保護(hù)我們免受SARS、中東呼吸綜合征和某些類(lèi)型的普通感冒的感染,。不過(guò),，可以肯定的是，我們對(duì)這些病毒如何進(jìn)化,、它們的相似性和差異性以及我們免疫反應(yīng)的方式了解得越多,，我們就越有可能贏得抗擊COVID-19的戰(zhàn)爭(zhēng)。（生物谷Bioon.com）
參考資料：
Luca T. Giurgea et al. Universal coronavirus vaccines： the time to start is now,， npj Vaccines (2020). DOI： 10.1038/s41541-020-0198-1
One vaccine could beat COVID,， Sars， Mers,， and common cold
Structure,， Function， and Antigenicity of the SARS-CoV-2 Spike Glycoprotein
Brief History and Characterization of Enhanced Respiratory Syncytial Virus Disease（潤(rùn)寶醫(yī)療網(wǎng)）
然而，在探索這個(gè)問(wèn)題之前,，我們首先需要了解beta冠狀病毒家族令人著迷的解剖結(jié)構(gòu)上來(lái),。
beta冠狀病毒是一個(gè)被刺突蛋白包裹的微小的球，遺傳物質(zhì)在中心,。病毒必須感染細(xì)胞才能復(fù)制,，而要做到這一點(diǎn)，它必須首先附著在細(xì)胞上,。
圖片來(lái)源：Cell
beta冠狀病毒通過(guò)固定在細(xì)胞上稱(chēng)為受體的特定靶點(diǎn)上,，利用它們的刺突蛋白附著在細(xì)胞上。來(lái)自美國(guó)和法國(guó)等國(guó)家的科學(xué)家檢查了這些刺突蛋白,，發(fā)現(xiàn)它們由兩部分組成,，或稱(chēng)為"域",，可以稱(chēng)為S1和S2域,。
這些刺突結(jié)構(gòu)域幫助病毒以各種方式附著在宿主細(xì)胞上。例如,，導(dǎo)致COVID-19和SARS的病毒都使用S1結(jié)構(gòu)域中稱(chēng)為受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域(RBD)的部分來(lái)粘附宿主細(xì)胞受體(ACE2),。但是導(dǎo)致感冒的病毒卻沒(méi)有。
通過(guò)比較導(dǎo)致人類(lèi)疾病的所有beta冠狀病毒的刺突蛋白特征,，研究人員發(fā)現(xiàn)了它們之間的異同,。雖然S1結(jié)構(gòu)域在病毒家族成員之間變化很大，但S2結(jié)構(gòu)域非常相似,。
病毒結(jié)構(gòu)的相似性很重要,，因?yàn)樗鼈兛梢詭椭覀兊拿庖呦到y(tǒng)被誘騙做出反應(yīng)，并與幾種密切相關(guān)的病毒對(duì)抗,。這是因?yàn)橄嗨频慕Y(jié)構(gòu)域具有相似的特征,，可以被我們的抗體檢測(cè)到。
抗體是由一種叫做B細(xì)胞的特殊白細(xì)胞產(chǎn)生的,。它們?cè)诟腥痉矫嬗袔追N功能,，比如幫助其他白細(xì)胞檢測(cè)和殺死病毒或病毒感染細(xì)胞?？贵w還可以通過(guò)阻斷細(xì)胞受體阻止病毒進(jìn)入細(xì)胞,，例如COVID-19中的ACE2。
然而,，盡管抗體很強(qiáng)大,，但它的產(chǎn)生需要時(shí)間--開(kāi)始產(chǎn)生保護(hù)性抗體需要7到10天,。一旦B細(xì)胞知道要制造什么抗體，它們就會(huì)記住,，如果再次遇到同樣的感染,，它們幾乎可以立即做出反應(yīng)，產(chǎn)生比以前更多的抗體,。這個(gè)特性被稱(chēng)為記憶反應(yīng),。
疫苗的工作原理是通過(guò)提供病毒的特性來(lái)創(chuàng)造免疫記憶，從而在不需要全面感染的情況下觸發(fā)自然抗體的產(chǎn)生,。相關(guān)beta冠狀病毒之間的結(jié)構(gòu)相似性可以用來(lái)制造疫苗,，從而產(chǎn)生識(shí)別幾種病毒家族成員的抗體嗎？
交叉反應(yīng)
要解開(kāi)這個(gè)謎題,，有必要研究抗體是否能識(shí)別一種以上的病毒,，這種現(xiàn)象稱(chēng)為交叉反應(yīng)。類(lèi)似的測(cè)試表明,，導(dǎo)致SARS的刺突蛋白S1結(jié)構(gòu)域RBD部分的抗體與導(dǎo)致COVID-19的病毒可以發(fā)生交叉反應(yīng),。
圖片來(lái)源：https://cn.bing.com
在一項(xiàng)尚未被同行評(píng)議的研究中，研究人員還發(fā)現(xiàn),，對(duì)刺突蛋白S2結(jié)構(gòu)域部分的抗體與其他beta冠狀病毒有交叉反應(yīng)(盡管很弱),。然而，抗體結(jié)合并不足以說(shuō)明一個(gè)靶點(diǎn)是否適合進(jìn)一步開(kāi)發(fā)成疫苗或藥物,。
這些可能產(chǎn)生交叉反應(yīng)的抗體的發(fā)現(xiàn)令人興奮,，因?yàn)樗鼈兛赡転閷?duì)付COVID-19的新藥和疫苗打開(kāi)大門(mén)。一個(gè)副產(chǎn)品可能提供一些潛在的保護(hù),，以對(duì)抗未來(lái)的冠狀病毒,，我們還沒(méi)有遇到。
疾病增強(qiáng)
然而,，需要謹(jǐn)慎對(duì)待,。盡管抗體是對(duì)抗感染的強(qiáng)大盟友，但它們也會(huì)對(duì)我們的健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅,?？贵w依賴增強(qiáng)(ADE)是一種有害現(xiàn)象，這種情況下與病毒結(jié)合的抗體實(shí)際上幫助病毒進(jìn)入并感染細(xì)胞,，包括正常情況下它不能感染的細(xì)胞,，如某些類(lèi)型的白細(xì)胞。
一旦病毒進(jìn)入白細(xì)胞,，它就會(huì)劫持細(xì)胞,，并有效地將其變成特洛伊木馬。這些特洛伊木馬使病毒能夠在細(xì)胞內(nèi)隱藏和茁壯成長(zhǎng),，并在全身傳播--實(shí)際上是放大和加速疾病的進(jìn)程,。
目前尚不清楚COVID-19中是否發(fā)生ADE,，但已在登革熱中觀察到ADE。關(guān)于ADE,，我們?nèi)杂性S多不了解之處,，但當(dāng)一種特定病毒的幾種變體在人群中傳播時(shí)，這種可能性似乎最高,。
因此,，一個(gè)巨大的問(wèn)題是，利用感冒病毒和COVID-19之間相似性的疫苗是否會(huì)導(dǎo)致更大的ADE風(fēng)險(xiǎn),？大多數(shù)COVID疫苗試驗(yàn)集中在刺突蛋白的RBD區(qū)域,，該區(qū)域不會(huì)引發(fā)廣泛的交叉反應(yīng)抗體，因此不太可能造成ADE的風(fēng)險(xiǎn),。
抗體可能導(dǎo)致的另一種風(fēng)險(xiǎn)是所謂的疫苗相關(guān)增強(qiáng)呼吸系統(tǒng)疾病(ERD),。當(dāng)高水平的抗體與病毒結(jié)合，導(dǎo)致病毒和抗體結(jié)塊時(shí),，就會(huì)發(fā)生ERD,。這些結(jié)塊會(huì)導(dǎo)致肺部小氣道阻塞，可能造成災(zāi)難性的后果,。這種風(fēng)險(xiǎn)雖然罕見(jiàn)且不太可能發(fā)生,，但強(qiáng)調(diào)有必要謹(jǐn)慎，以確保任何疫苗和新藥在廣泛使用之前都經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)陌踩詼y(cè)試,。
總的來(lái)說(shuō),，考慮到交叉反應(yīng)抗體的功能以及潛在的風(fēng)險(xiǎn)，在不久的將來(lái),，COVID-19疫苗似乎不太可能同時(shí)保護(hù)我們免受SARS、中東呼吸綜合征和某些類(lèi)型的普通感冒的感染,。不過(guò),，可以肯定的是，我們對(duì)這些病毒如何進(jìn)化,、它們的相似性和差異性以及我們免疫反應(yīng)的方式了解得越多,，我們就越有可能贏得抗擊COVID-19的戰(zhàn)爭(zhēng)。（生物谷Bioon.com）
參考資料：
Luca T. Giurgea et al. Universal coronavirus vaccines： the time to start is now,， npj Vaccines (2020). DOI： 10.1038/s41541-020-0198-1
One vaccine could beat COVID,， Sars， Mers,， and common cold
Structure,， Function， and Antigenicity of the SARS-CoV-2 Spike Glycoprotein
Brief History and Characterization of Enhanced Respiratory Syncytial Virus Disease（潤(rùn)寶醫(yī)療網(wǎng)）
