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有关新冠病毒研究进展

2020-04-07  Marcusbo

       四月已经悄然而至,而随着国际抗疫局势的恶化,我们还没到摘下口罩的时刻。政府及时采取行动遏制疫情,推广口罩,检测和隔离感染者对降低死亡率十分重要。

       英国帝国理工学院分析报告指出如果在每个国家每周的致死率为每10万人中有0.2人死亡的情况下,引入社会隔离、检测和隔离感染者,将使全世界的死亡人数减少到190万人。根据Nature杂志对世界各地死亡率数据的分析,意大利、英国、美国的死亡率已经分别于3月2日至3日、3月17日、3月22日达到了0.2/10万的门槛。所以及早的隔离配戴口罩对降低新冠疫情的死亡率有十分重要的影响。

       许多研究者都在关注新型冠状病毒,那么关于新冠病毒的研究又有了哪些新成果,我们一起来看一下。

新冠病毒突刺蛋白及受体ACE2结构

      3月27日《Science》发表了两篇研究论文——一篇早前由美国一实验室发表的有关病毒突刺蛋白结构的论文,以及一篇由西湖大学周强实验室有关解析新冠病毒的受体ACE2全长结构的论文。

      这些研究阐明了病毒突刺蛋白结构、ACE2全长结构以及ACE2与新冠病毒(SARS-CoV-2)受体结合域的复合物的结构,为开发抗病毒药物和疫苗提供了结构基础。

      图为新型冠状病毒(SARS-CoV-2,深蓝色)接近人类细胞(浅粉色)。病毒突刺蛋白(灰色)与在人类细胞表面的受体(ACE2,深粉色)结合,这使得新冠肺炎病毒能够感染人类细胞。

绘制了人体COVID免疫反应图

       发表在《Nature Medicine》杂志上的这项研究的作者们说,这是专家们首次绘制出人体对这种新疾病的一般免疫反应图谱。

     墨尔本大学Peter Doherty感染与免疫研究所的Katherine Kedzierska说道:'在患者临床康复之前,我们看到了一种非常强大的免疫反应。我们注意到她有免疫反应,但她的状况仍然不好,三天后病人就康复了。'研究人员正在争分夺秒地寻找这种新型冠状病毒的疫苗。

       Katherine说这些发现有两个实际应用。首先,它将帮助病毒学家开发一种疫苗,因为疫苗接种的目标是复制人体对病毒的自然免疫反应。该小组在新冠病毒患者恢复期间的血液中发现了四种不同的免疫细胞群。第二个实际应用是筛选免疫标志物。由于COVID-19的大部分死亡发生在老年人或已有心脏病和糖尿病等疾病的患者中,而儿童似乎很少或没有症状,希望借助这些免疫系统'标志物'预测病人症状的轻重程度。

       世界领先的传染病专家之一、Doherty研究所主任Sharon Lewin表示,这项研究的结果是有希望的。她说:'这表明,人体对病毒产生了非常良好和强大的免疫反应,这与症状清除有关。希望现在我们可以提取出这些抗体,并将其放大生产用于治疗病人。

SARS-COV-2进入细胞机制

      病毒感染始于病毒颗粒与宿主表面细胞受体的结合。因此,受体识别是病毒的细胞和组织嗜性(tropism)的一个重要决定因素。SARS-CoV和hCoV-NL63均与人类血管紧张素转化酶2(hACE2,即人ACE2)相互作用以进入宿主细胞。在新冠疫情爆发后,中国科学家迅速确定SARS-CoV-2也利用hACE2进入细胞。在冠状病毒中,这种进入过程是由嵌入包膜的位于病毒表面的刺突糖蛋白(S蛋白)介导的。SARS-CoV-2 S蛋白中负责与hACE2相互作用的区域仍然是未知的。
     在一项新的研究中,来自中国科学院、深圳市第三人民医院、山西农业大学、安徽大学、四川大学、中国科技大学和香港大学的研究人员利用免疫染色和流式细胞仪测定技术,首先鉴定出S1 CTD(SARS-CoV-2-CTD)是SARS-CoV-2中与hACE2受体相互作用的关键区域。他们随后解析出SARS-CoV-2-CTD与hACE2结合在一起时的分辨率为2.5 的晶体结构,揭示了一种整体上与SARS-CoV RBD(下称SARS-RBD)相类似的受体结合模式。但是,与SARS-RBD相比,SARS-CoV-2-CTD与hACE2形成更多的原子相互作用,这与显示更高的受体结合亲和力的数据相关。相关研究结果以论文手稿的形式在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Structural and functional basis of SARS-CoV-2 entry by using human ACE2”。

      迄今为止已报告了七种人类冠状病毒。在这些人类冠状病毒中,三种(hCoV-NL63,SARS-CoV和SARS-CoV-2)已被证实利用hACE2受体进入宿主细胞。先前已经报道了hCoV-NL63 CTD和SARS-RBD与hACE2结合在一起时的复杂结构。尽管hCoV-NL63 CTD和SARS-RBD在结构上截然不同,但是这两种病毒配体识别并结合这种受体的位点存在空间重叠。SARS-CoV-2-CTD与hACE2结合在一起时的复杂结构揭示了SARS-CoV-2在hACE2中的大多数结合位点也与SARS-CoV结合位点重叠。这些观察结果支持这些冠状病毒进化为识别hACE2中的“热点(hot-spot)”区域以结合这种受体。这项新研究中显示的SARS-CoV-2-CTD与hACE2之间的结构信息在未来应当可以通过表征S蛋白与不同物种的hACE2之间的相互作用来阐明这种病毒的跨物种传播途径。

       金普来与您共同关注新冠病毒的研究进展,随着疫苗研发和病毒研究的不断推进,我们摘下口罩的日子不会太远。金普来现提供新冠病毒研究和疫苗研发相关的分子生物学和蛋白研究试剂,希望能够帮助到所有奋斗在一线的科研工作者们。

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