最新COVID-19研究年度進(jìn)展2021(全文)

1、最新 COVID-19 研究年度進(jìn)展 2021 (全文)摘要由嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒 2 (SARS-CoV-2 )引起的 2019 年冠狀 病毒疾病( COVID-19 )已經(jīng)在全球多個(gè)國(guó)家引起大流行，該病毒傳染性 強(qiáng)、致死率高，部分變異株在病毒傳播性、致病性和免疫原性等多方面發(fā) 生變化。無(wú)癥狀感染和有癥狀感染的 COVID-19 患者在免疫特征上存在異 質(zhì)性；不同年齡階段的 COVID-19 患者的臨床表現(xiàn)也不盡相同。 目前無(wú)治 療 COVID-19 的特效藥物， 疫情控制需依賴新型冠狀病毒疫苗的接種， 如 核酸疫苗、滅活疫苗、病毒載體疫苗、蛋白質(zhì)疫苗等。本文通過(guò)對(duì)新型冠 狀病毒的變異

2、、臨床表現(xiàn)、治療和疫苗等方面文獻(xiàn)的復(fù)習(xí)，展現(xiàn)目前相關(guān) 研究的進(jìn)展。由嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒 2 (SARS-CoV-2 )引起的 2019 年冠狀 病毒疾病( COVID-19 )已經(jīng)在全球多個(gè)國(guó)家引起大流行；與此同時(shí)，關(guān) 于 SARS-CoV-2 的研究也全面展開(kāi)，本文針對(duì) SARS-CoV-2 的變異、臨 床特征、治療及疫苗開(kāi)發(fā)等進(jìn)展做以介紹。一、新型冠狀病毒的變異及其感染機(jī)制與流行性感冒病毒相比，新型冠狀病毒復(fù)制存在內(nèi)部校對(duì)機(jī)制故變異較 慢，SARS-CoV-2在人群中的突變速率約為 8 X10-4/位點(diǎn)/年，是流感病毒突變速率的 1/61/21 1 。截至 2021 年 9 月 3

3、0 日，基于 Pango 命名法，依據(jù) SARS-CoV-2 的基因組變異變遷將其劃分為 1 285 種亞型或 分支。其中一些變異株在病毒傳播性、致病性和免疫原性等多方面發(fā)生變 化。世界衛(wèi)生組織將重要變異株劃分為“關(guān)切變異株 （variant of concern ， VOC） ”和“關(guān)注變異株（variant of interest, VOI） ”。WHO 認(rèn)定的 VOC變異株有 4 個(gè)，分別為 B.1 .1 .7（Alpha ）、B.1.351 （Beta ）、P.1（Gamma ）、 B.1.617.2（Delta ）；VOI 變異株有 2 個(gè)，分別為 C.37（Lambda ）和 B.

4、1.621 （Mu ）2。Alpha 變異株最早于 2020 年 9 月 20 日在英國(guó)東南部出現(xiàn)，截至 2021 年 9 月 28 日， WHO 已通報(bào) 193 個(gè)國(guó)家和地區(qū)流行或監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn) Alpha 變 異株20除D614G夕卜，Alpha變異株的S蛋白發(fā)生了 HV69-70del 、Y 144del、N501Y、A570D、P681H、T716 I、S982A 和 D1118H 八個(gè) 氨基酸突變，部分毒株的 S 蛋白序列還出現(xiàn)了 S484K 、 S452R 等氨基酸 突變位點(diǎn)0 研究發(fā)現(xiàn) Alpha 變異株傳播力增強(qiáng) 43%90% ，所致感染住院 率增加 1.401.63 倍，死亡風(fēng)險(xiǎn)增

5、加 1.611.64 倍 30Beta 變異株最早于 2020 年 8 月初在南非出現(xiàn)， 隨后成為南非三省的主要 流行株0截至 2021 年 9 月 28 日， WHO 已通報(bào) 142 個(gè)國(guó)家和地區(qū)流行 或發(fā)現(xiàn)了 Beta變異株2 。除D614G夕卜，其S蛋白出現(xiàn)了包括L18F、D80A 、 D215G 、 LAL242-244del、 K417N 、 E484K、 N501Y 和 A701V 在內(nèi)的 10 個(gè)氨基酸突變， 其中僅約半數(shù)毒株中存在 L18F 變異。南非一項(xiàng) 研究結(jié)果顯示， Beta 變異株在傳播力及住院病死率方面都有增強(qiáng)， 分別提 高了 50% 和 20% 左右。另外， Bet

6、a 變異株出現(xiàn)了明顯的免疫逃逸能力， 不僅能夠逃逸多種治療性單抗，還能降低自然感染者恢復(fù)期血清的中和抗 體效力 4 。多種疫苗接種者血清對(duì) Beta 假病毒的中和活性有不同程度 的降低（ 1.642.4 倍） 5。Gamma 變異株最初于 2020 年 12 月底在巴西北部流行， 截至 2021 年 9 月 28 日， WHO 已通報(bào) 96 個(gè)國(guó)家和地區(qū)流行或發(fā)現(xiàn)了 Gamma 變異株 2。除 D614G 外， Gamma 變異株的 S 蛋白還發(fā)生了 12 個(gè)氨基酸突 變（ L18F 、 T20N 、 P26S 、 D138Y 、 R190S 、K417T 、 E484K 、 N501Y 、

7、H655Y 、T1027I 、V1176F 和 S681H ）。研究發(fā)現(xiàn) Gamma 變異株傳播力 可能是野生型毒株的 1.72.4 倍，尚未發(fā)現(xiàn)致病性的改變 4。Delta 變異株最早于 2020 年 12 月在印度發(fā)現(xiàn)， 并在 2021 年 4 月引起了 印度第二波新冠病毒感染大流行。 Delta 變異株最初被認(rèn)為是一種 VOI 而 非 VOC ，后因其在世界各地迅速蔓延并成為主要流行毒株， 2021 年 5 月 WHO將其歸類為 VOC變異株20除D614G夕卜，Delta變異株S蛋白 多同時(shí)攜帶包括 T19R 、G142D 、156del 、157del 、R158G 、L452R、

8、T478K、R681R、D950N 和S417N 在內(nèi)的10種變異。法國(guó)一項(xiàng)研究結(jié) 果顯示，因?yàn)閷?duì)Delta變異株S蛋白的結(jié)合能力下降，多種治療性單抗對(duì)Delta 變異株無(wú)效，自然感染者恢復(fù)期血清的中和抗體對(duì)其也幾乎無(wú)抑制 作用；疫苗接種者血清中針對(duì) Delta 變異株的中和抗體滴度較 Alpha 變異 株低 35 倍6 。SARS-CoV-2 以血管緊張素轉(zhuǎn)化酶 2(ACE2 )作為主要受體或通過(guò)宿主 細(xì)胞表面的跨膜絲氨酸蛋白酶 2(TMPRSS2 )或跨膜絲氨酸蛋白酶 11D ( TMPRSS11D )對(duì)受體附著的刺突蛋白進(jìn)行蛋白裂解，促進(jìn)膜融合過(guò)程 和病毒感染性 7。另外，研究者也發(fā)現(xiàn)

9、AXL 作為一種新型宿主受體， 可促進(jìn) SARS-CoV-2 進(jìn)入人體細(xì)胞，且其在 SARS-CoV-2 感染中的功能 與 ACE2 無(wú)關(guān) 8 。病原體進(jìn)入宿主體內(nèi)后，誘發(fā)固有免疫和適應(yīng)性免疫異?；蜻^(guò)度反應(yīng)，IL-1、IL-6、腫瘤壞死因子(TNF ) - a、單核細(xì)胞趨化蛋白1 (MCP-1 ) 等促炎因子大量釋放，形成了細(xì)胞因子風(fēng)暴，造成全身系統(tǒng)性的高炎癥狀 態(tài)。在危重患者中， COVID-19 患者外周白細(xì)胞和中性粒細(xì)胞早期升高以 響應(yīng)促炎細(xì)胞因子，并通過(guò)不同的方法介導(dǎo)中性粒細(xì)胞進(jìn)行病毒清除。中 性粒細(xì)胞外誘捕網(wǎng)( NET )是其中一種機(jī)制，一方面它可以在胞外殺滅病 原體，但另一方面 N

10、ET 產(chǎn)生過(guò)多或者清除障礙會(huì)導(dǎo)致血栓形成、 內(nèi)皮和組 織損傷。而隨著疾病進(jìn)展，適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的癱瘓導(dǎo)致的免疫抑制可能引 起病原體清除障礙、繼發(fā)感染、潛伏病原體激活、炎癥遷延進(jìn)而導(dǎo)致器官 衰竭及死亡 9。二、臨床表現(xiàn)的異質(zhì)性與宿主免疫的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn) COVID-19 不同嚴(yán)重程度、 不同時(shí)期免疫特征顯著不同， 單核細(xì) 胞增殖能力隨著疾病嚴(yán)重程度加重而上升，無(wú)癥狀感染者及輕癥患者在疾 病早期出現(xiàn)迅速的 CD8+T 細(xì)胞反應(yīng)， 重癥 COVID-19 患者外周血中未成 熟中性粒細(xì)胞比例及數(shù)量、 炎癥因子水平升高； 重癥 COVID-19 患者在疾 病后期炎癥持續(xù)存在， 而輕癥患者已恢復(fù)至正常10,

11、11, 12 。 Meyerowitz 等13提出需要對(duì) SARS-CoV-2 持續(xù)無(wú)癥狀感染的特征進(jìn) 行準(zhǔn)確、系統(tǒng)的研究， 有助于更好地了解 COVID-19 疾病嚴(yán)重程度、 病理 學(xué)、傳染性、免疫學(xué)特征并有助于制定防控策略。 Gao 等14認(rèn)為隱性 感染無(wú)癥狀感染者和輕型患者機(jī)體中細(xì)胞免疫占優(yōu)勢(shì)，而普通型和重型患 者則是體液免疫處于主導(dǎo)地位；而 Mazzoni 等15則認(rèn)為隱性感染無(wú) 癥狀感染者的細(xì)胞免疫和體液免疫反應(yīng)均弱于有癥狀感染者，并且還發(fā)現(xiàn) 隱性感染無(wú)癥狀感染者的免疫檢查點(diǎn)分子表達(dá)量下降，推測(cè)由于有癥狀感 染者機(jī)體產(chǎn)生的免疫反應(yīng)無(wú)法迅速、有效地清除病毒，從而導(dǎo)致免疫細(xì)胞 被重復(fù)激活

12、。一項(xiàng)研究比較了無(wú)癥狀感染者和持續(xù)感染患者之間的病毒載 量和抗體指標(biāo)，無(wú)癥狀感染者的病毒載量明顯低且抗體存在時(shí)間短，提示 無(wú)癥狀感染者所產(chǎn)生免疫反應(yīng)不足以預(yù)防再次感染 1 6 。另一項(xiàng)研究縱 向比較了無(wú)癥狀感染和有癥狀患者之間的T細(xì)胞譜，發(fā)現(xiàn)兩組之間T細(xì)胞分布相似，但無(wú)癥狀感染組IFN- 丫和IL-2水平更高，這與無(wú)癥狀感染發(fā)生 時(shí)抑炎因子IL-10和促炎因子IL-6、TNF- a及IL-1 B成比例分泌有關(guān)，而 在有癥狀患者中 T 細(xì)胞分泌的因子比例失調(diào)， 因此無(wú)癥狀感染者不一定是 抗病毒免疫反應(yīng)弱，而是這些個(gè)體產(chǎn)生了更高效的病毒特異性細(xì)胞免疫反 應(yīng)17 無(wú)癥狀感染包括隱性感染無(wú)癥狀感染者和

13、潛伏期無(wú)癥狀感染者，這兩種概念均基于對(duì)病例的回顧，對(duì)于疫情防控及疾病診治具有一定的“滯后性”0 因此， 我們團(tuán)隊(duì)提出了 SARS-CoV-2 沉默感染階段（ silent SARS-CoV-2 infection stage ，SSIS）的概念，處于該階段的人群有 2個(gè)可能的轉(zhuǎn)歸方 向：（ 1 ）始終不出現(xiàn)癥狀，即持續(xù)無(wú)癥狀感染者或者隱性感染無(wú)癥狀感染 者；（2）經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后出現(xiàn)癥狀或者肺部影像學(xué)異常，轉(zhuǎn)為確診患者， 即潛伏期無(wú)癥狀感染者。我們通過(guò)整合質(zhì)譜流式技術(shù)（CyTOF ）、轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（ RNA-seq ）和血漿微量蛋白的 Olink 檢測(cè)技術(shù)，對(duì) 19 例持續(xù)無(wú)癥 狀感染者、 12

14、例潛伏期無(wú)癥狀感染者、 47 例年齡和性別比例與兩組無(wú)癥 狀感染者均匹配的輕型和普通型 COVID-19 患者以及 27 名健康志愿者的 外周血標(biāo)本進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)持續(xù)無(wú)癥狀感染者與潛伏期無(wú)癥狀感染者均存 在可以被檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的免疫學(xué)改變0與持續(xù)無(wú)癥狀感染者不同的是，潛伏期 無(wú)癥狀感染者外周免疫細(xì)胞中 CD107alow 經(jīng)典型單核細(xì)胞、過(guò)渡型單核 細(xì)胞、非經(jīng)典型單核細(xì)胞以及 CD62Lhi CD8+Tna?ve 細(xì)胞比例均下降， 并且血漿蛋白中 STC1 也是減少的， 而 CD4+NK T 細(xì)胞比例是上升的0 我 們推測(cè)潛伏期無(wú)癥狀感染者機(jī)體存在一種獨(dú)特的免疫表型，主要表現(xiàn)為單 核細(xì)胞過(guò)度活化和分

15、化阻滯、淋巴細(xì)胞耗竭和免疫抑制，這揭示了導(dǎo)致 SSIS兩種截然不同疾病進(jìn)展方向的免疫機(jī)制18 o三、不同年齡段患者的臨床特征1. 兒童 COVID-19 患者的臨床特征： COVID-19 通常對(duì)兒童的影響較小， 兒童感染進(jìn)展更慢；兒童感染新型冠狀病毒后病情進(jìn)展更慢的原因包括： 高濃度的 ACE2 受體、 持續(xù)存在母源抗體、 免疫活躍、 接觸的病毒載量低、 高的淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)、在年齡小的兒童咽喉和氣道中發(fā)現(xiàn)定植的病毒群阻止 新型冠狀病毒的克隆等。基于 25 項(xiàng)研究、 2 446 例兒童 COVID-19 患者的薈萃分析顯示，發(fā)熱是 兒童最常見(jiàn)的癥狀且持續(xù)時(shí)間比成人更久，典型的急性上呼吸道感染癥狀

16、 如喉嚨痛和流鼻涕在患兒中很少觀察到， 16.8% 有腹瀉或惡心，兒童消化 道癥狀比成人更常見(jiàn)；一半以上患兒進(jìn)展到肺，胸部影像學(xué)以磨玻璃改變 最常見(jiàn)，需要關(guān)注兒童中混合感染的比例高達(dá) 37.7% 19 。2. 青壯年 COVID-19 患者的臨床特征： 青壯年患者臨床表現(xiàn)可能更嚴(yán)重， 更易出現(xiàn)發(fā)熱、肌肉痛、消化道癥狀、咳嗽、胸痛和嗅覺(jué)喪失等表現(xiàn)，可 能是免疫應(yīng)答更強(qiáng)的結(jié)果；同時(shí)，接受機(jī)械通氣的年輕患者相比其他年齡 段患者預(yù)后更好，可能與功能儲(chǔ)備和恢復(fù)能力較好有關(guān)。 在嚴(yán)重 COVID-19 和死亡的年輕患者中，肥胖是公認(rèn)的危險(xiǎn)因素，有研究認(rèn)為是由于與腹部 內(nèi)臟脂肪過(guò)多相關(guān)的促炎癥狀態(tài)和脂肪組織

17、里 ACE2 受體的高表達(dá) 20 此外，淋巴細(xì)胞減少、 D-二聚體、高敏心肌肌鈣蛋白 I (hs-CTnl )、高敏 C 反應(yīng)蛋白( hs-CRP )升高水平可預(yù)測(cè)青壯年嚴(yán)重 COVID-19 的預(yù)后， 是其死亡獨(dú)立的危險(xiǎn)因素 21 。3. 老年 COVID-19 患者的臨床特征：多項(xiàng)研究認(rèn)為老年 COVID-19 患者 死亡風(fēng)險(xiǎn)增加，我們團(tuán)隊(duì)匯總了上海多家定點(diǎn)醫(yī)院發(fā)熱急診明確診斷的221 例病例，發(fā)現(xiàn)年齡與淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)( r=-0.432 ， P<0.001 )和白蛋白 水平(r=-0.569 ，P<0.001 )呈明顯負(fù)相關(guān)60歲的患者表現(xiàn)為更高水 平的血尿素氮( 5.83 m

18、mol/L vs 4.42 mmol/L ， P<0.001 )、乳酸脫氫酶(272.8 U/L vs 249.0 U/L ， P=0.004 )和炎癥指標(biāo)；其中雙側(cè)受累的患 者( 89.4% vs 74.3% ， P=0.006 )有更多肺葉受累( 4.15 vs 3.34， P<0.001 )，細(xì)菌合并感染( 12.9% vs 4.4% ， P=0.021 )占比更高，具有 更長(zhǎng)病程和更多的呼吸衰竭；年齡對(duì)患者病情和預(yù)后的影響在老年男性中 體現(xiàn)得尤為明顯，可能不同性別對(duì)病毒易感性不同0 Zheng 等 22研 究發(fā)現(xiàn)老年人的 T 細(xì)胞極化和免疫細(xì)胞基因表型更傾向炎癥表型， 而易

19、感SARS-CoV-2 的基因也在老年人群中相對(duì)上調(diào)；另一方面， SARS-CoV-2 進(jìn)一步增強(qiáng)衰老導(dǎo)致的炎癥風(fēng)暴0另外，衰老與 ACE2 過(guò)表達(dá)、性激素和 生長(zhǎng)激素的減少、 營(yíng)養(yǎng)不良和維生素 D 缺乏、 線粒體功能障礙和氧化應(yīng)激 障礙、合并癥增多和運(yùn)動(dòng)量減低等相關(guān)的諸多效應(yīng)密切相關(guān)，老年人感染 新冠后更多出現(xiàn)如 ARDS 、血栓形成、腎功能衰竭等合并癥，共同導(dǎo)致了 老年人群 COVID-19 嚴(yán)重程度和病死率更高 23, 24, 25 0四、COVID-19 治療進(jìn)展1. 抗病毒治療： WHO 的 Solidarity 試驗(yàn)結(jié)果顯示，在總病死率、住院時(shí) 間方面，洛匹那韋、 瑞德西韋、 羥氯

20、喹治療對(duì)住院患者幾乎沒(méi)有影響 260 隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果表明，羥氯喹作為接觸前預(yù)防或暴露后預(yù)防也都沒(méi)有明 顯的益處。多中心、隨機(jī)、雙盲、對(duì)照的 2 期試驗(yàn)結(jié)果顯示，吸入霧化干 擾素B-1a （SNG001 ）能改善患者癥狀，并加速恢復(fù)。2. 免疫治療：一項(xiàng)在美國(guó) 49 個(gè)中心進(jìn)行的 2/3 期隨機(jī)試驗(yàn)結(jié)果顯示，對(duì) 于無(wú)需住院的輕中度患者， 中和抗體 bamlanivimab-etesevimab 聯(lián)合治 療可顯著降低病毒載量， 而 bamlanivimab 單藥療法對(duì)病毒載量的影響不 顯著。REGN-COV2 療法（由2種SARS-CoV-2 特異性抗體組成） 的2/3 期雙盲試驗(yàn)報(bào)道， REG

21、N-COV2 可降低非住院患者的病毒載量，且安全性 良好。多中心、隨機(jī)、對(duì)照 2 期試驗(yàn)報(bào)道， Ly-COV555 （一種單克隆中和 抗體）可降低門(mén)診患者的病毒載量和住院風(fēng)險(xiǎn)，但另一項(xiàng)隨機(jī)試驗(yàn)報(bào)道 LY-CoV555 與瑞德西韋聯(lián)合治療未加快住院患者的恢復(fù)時(shí)間。對(duì)于中、重度及危重患者， IL-6 受體拮抗劑 Tocilizumab 或 Sarilumab 未能顯著改善臨床狀況?；仡櫺詥沃行年?duì)列研究報(bào)道IL-1 受體拮抗劑anakinra 不能改善重度患者的預(yù)后 27。多中心、開(kāi)放標(biāo)簽、隨機(jī)試驗(yàn) 發(fā)現(xiàn) anakinra 也不能改善輕中度患者的預(yù)后 28。多中心、 隨機(jī)、 雙盲、 安慰劑對(duì)照的3期

22、試驗(yàn)顯示，IL-1 B抑制劑canakinumab 對(duì)于重癥患者也 沒(méi)有明顯療效。3. 糖皮質(zhì)激素：巴西的多中心、隨機(jī)、開(kāi)放標(biāo)簽研究顯示，靜脈注射地塞 米松增加了中重度患者不需呼吸機(jī)的天數(shù)，但對(duì) 28 d 的全因病死率無(wú)明 顯影響。在法國(guó)進(jìn)行的多中心隨機(jī)雙盲序貫試驗(yàn)報(bào)道，氫化可的松未顯著 減少重癥患者 21 d 的病死率或機(jī)械通氣率。中國(guó)多中心臨床研究結(jié)果顯 示，糖皮質(zhì)激素治療重癥患者增加了 28 d 病死率，并延遲病毒清除。 RECOVERY 研究報(bào)道在 COVID-19 住院患者中，地塞米松的使用降低了 28 d 病死率，但在未接受呼吸支持的患者中沒(méi)有觀察到地塞米松的明顯益 處29 。有研

23、究結(jié)果顯示，吸入布地奈德可縮短早期感染后的恢復(fù)時(shí)間、 減少并發(fā)癥 30 。4. 抗凝：多中心、隨機(jī)試驗(yàn)結(jié)果顯示，在危重患者中，與標(biāo)準(zhǔn)劑量相比， 中等劑量的肝素在治療靜脈或動(dòng)脈血栓形成復(fù)合物的主要轉(zhuǎn)歸方面沒(méi)有 顯著差異，也未觀察到 30 d 內(nèi)病死率的明顯改善。另一項(xiàng)開(kāi)放性、適應(yīng) 性、多平臺(tái)、隨機(jī)臨床試驗(yàn)報(bào)道，與常規(guī)預(yù)防血栓相比，治療劑量的肝素 未增加危重患者的無(wú)器官支持天數(shù)或出院存活率。多平臺(tái)、對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果 顯示，肝素治療減少了非危重患者的器官支持使用并改善了預(yù)后。五、新冠病毒疫苗研究進(jìn)展目前開(kāi)發(fā)的新冠病毒疫苗包括核酸疫苗、滅活疫苗、病毒載體疫苗、蛋白 質(zhì)疫苗等，疫苗的有效性和不良反應(yīng)是目前重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。核酸疫苗通過(guò) DNA 或 RNA 傳遞病毒的遺傳信息給人類細(xì)胞，使后者表 達(dá)新冠病毒棘突蛋白， 從而引起免疫應(yīng)答。 DNA 疫苗 ZyCoV-D 在印度已 被批準(zhǔn)緊急使用，在I期臨床試驗(yàn)中顯示出了較好的安全性、耐受性和免 疫原性。 mRNA 疫苗 BNT1