【病毒探源】武漢新型冠狀病毒的科學難題（下）
2020年1月27日，印度理工學院（Indian Institute of Technology）的普拉丹（Pradhan）教授等人發表了一篇論文：《2019-nCoV棘突蛋白中獨特插入片段與HIV-1的gp120（蛋白）和Gag（蛋白）的異常相似性》（Uncanny similarity of unique inserts in the 2019-nCoV spike protein to HIV-1 gp120 and Gag）。
令人驚訝的發現：感染艾滋病毒的S蛋白
作者發現在2019-nCoV的棘突醣蛋白（spike glycoprotein，S）中有4個獨一無二的插入片段（insert），「重要的是，所有4個插入體片段中的胺基酸殘基，均與HIV-1的gp120（蛋白）或HIV-1的Gag（蛋白）具有相同性或相似性。有趣的是，儘管插入片段在一級胺基酸序列上是不連續的，但是2019-nCoV的3D模型顯示它們會聚在一起構成受體結合位點。在2019-nCoV中發現的4個獨特的插入片段，這些插入片段都與HIV-1的關鍵結構蛋白中的胺基酸殘基具有同一性或相似性，這在自然界中不太可能是偶然的存在。」
普拉丹等作者補充說：「令我們驚訝的是，在SARS冠狀病毒的S蛋白或者其它冠狀病毒科的蛋白，都沒有發現這序列插入片段。這是令人震驚的發現，因為病毒不太可能在短時間內自然地獲得這種獨特的插入片段。」
「出乎意料的是，所有插入片段都與人類免疫缺陷病毒1（HIV-1）一致。進一步的分析顯示，HIV-1與2019-nCoV的比對序列來源於表面醣蛋白gp120（胺基酸序列位置：404—409、462—467、136—150）和Gag蛋白（366—384胺基酸）。HIV的Gag蛋白與宿主細胞結合、包裝病毒以及形成病毒樣顆粒。gp120在通過與受體CD4結合識別宿主細胞的過程中起到關鍵作用，這種結合可以誘導gp120結構的重排，為驅動因子共受體（如CXCR4和／或CCR5）創建了高親和力結合位點。」
眾所周知，CD4細胞對於人類免疫是必不可少的細胞，並且是人類免疫缺陷病毒或HIV的直接目標。HIV附著在CD4細胞上，接著進入並感染它們。然後，該病毒將每個受感染的CD4細胞變成一個工廠，製造更多的HIV病毒，直到最終所有CD4細胞都被破壞。感染了艾滋病毒的人失去了免疫力或防禦系統，就像失去軍力的國家。
作者再次強調，2019-nCoV的S蛋白中被插入與HIV-1的gp120蛋白和Gag蛋白高度相似的片段是不太可能自然發生的。
該論文的作者之一昆杜（Bishwajit Kundu）教授，是專門從事蛋白質基因和基因工程研究的專家，在過去的17年中，其在PubMed上發表了約41篇論文，其中包括影響重大的生物醫學期刊。
如果我們仔細觀察一下S蛋白的4個插入片段，它們都位於蛋白的結合表面上，似乎是被設計成能夠與目標細胞受體位點結合。自然的偶然突變是隨機分布在整個長度的S蛋白上，而所有的這些插入都同時出現在S蛋白的結合位點上，這是不太可能發生的事。
臨床證據：患者發生細胞因子風暴 血液淋巴細胞逐漸下降
那麼，普拉丹等專家的發現究竟是對還是錯？如果是正確的，該新型冠狀病毒應該能夠侵入人體的CD4 T細胞並產生相應的臨床特徵。
2020年1月24日，來自武漢市金銀潭醫院的黃朝林（Chaolin Huang）教授等人在《柳葉刀》上發表的一篇文章：《中國武漢市2019年新型冠狀病毒感染患者的臨床特徵》（Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China），支持了普拉丹等人的結論。
黃教授的研究團隊分析了截至2020年1月2日確診的41名武漢肺炎病例臨床症狀。41例患者中只有27例（66%）曾去過華南海鮮市場，發病時的常見症狀為發燒（98%）、咳嗽（76%）和肌痛或疲勞（44%）；較少見的症狀是多痰（28%）、頭痛（8%）、咯血（5%）和腹瀉（3%）。
呼吸困難發生率為55%（從發病到呼吸困難的中位時間為8天），63%患有淋巴細胞減少症，所有41例患者都出現肺炎症狀，胸部CT檢查發現異常。併發症包括急性呼吸窘迫綜合徵（29%）、貧血（15%）、急性心臟損傷（12%），和人傳人感染（10%）。
32%患者被送入加護病房（ICU），6名患者（15%）死亡。與非ICU患者相比，ICU患者的血漿IL2，IL7，IL10，GSCF，IP10，MCP1，MIP1A和TNFα更高。2019-nCoV感染引起嚴重的呼吸系統疾病，類似於「嚴重急性呼吸系統綜合症」（SARS）冠狀病毒，並且與ICU入院率和高死亡率有關。
儘管病毒感染中常見低白細胞數，但令人驚訝的是，63%的患者（85% ICU患者）出現淋巴細胞數減少症狀，低於1. 0 × 109/L。根據2004年一份有關SARS的研究報告，SARS患者平均淋巴細胞數通常是正常的。
2020年1月22日，中國網站發布了兩項關於武漢2019-nCoV的診斷和治療的臨床指南，其中之一是同濟醫院（Tongji Hospital）專家組撰寫的《新冠狀病毒性肺炎診斷和治療快速指南》（Quick Guide for the Diagnosis and Treatment of New Coronavirus Pneumonia），另一份則是武漢華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院（Wuhan Union Hospital of Tongji Medical College of Huazhong University of Science and Technology）的《2019年新冠狀病毒處理指南》（Instructions for Handling 2019 New Coronavirus）。第一份指南明確指出「淋巴細胞逐漸減少」，第二份指南強調「監視淋巴細胞絕對值的重要性」。
因此，對於一定比例的患者，觀察淋巴細胞的減少具有相當的臨床意義。CD4陽性T淋巴細胞占所有淋巴細胞的主要部分，儘管這不是對冠狀病毒感染患者的常規檢查，但監測CD4細胞計數對2019-nCoV患者可能會有幫助。
感染2019-nCoV患者的另一個臨床特徵是，血清細胞因子和趨化因子（chemokines）水平高，後者在黃教授的論文中被定義為「細胞因子風暴」（cytokine storm）。這個臨床特徵與普拉丹等人的觀察一致，即2019-nCoV S蛋白誘導GP120中的結構重排，為趨化因子共受體（如CXCR4和／或CCR5）創建了高親和力結合位點。
眾所周知，激活T細胞表面受體會引起細胞因子風暴，後者有可能對器官和身體組織造成重大損害。例如，如果肺部發生細胞因子風暴，免疫細胞（例如巨噬細胞和體液）可能會觸發組織損傷，從而導致急性呼吸窘迫並可能死亡。
雖然美國疾病控制及預防中心（CDC）網站說，對2019-nCoV感染者目前尚無特定的抗病毒治療，但是，目前已有幾例武漢2019-nCoV患者受益於洛匹那韋（lopinavir）等抗HIV藥物的治療。因此，更多此類詳細的臨床經驗應該被分享。
結論
關於這個新型冠狀病毒仍存在許多科學問題。根據最近發表的科學論文，這種新型冠狀病毒具有前所未有的病毒學特征，表明這種病毒的自然發生機率是非常罕見的。該病毒感染具有非常嚴重的臨床症狀表現，對整個人類構成了巨大的威脅。勢在必行的是，包括政府和公共衛生當局在內的世界各地的科學家、醫師和人們都必須盡一切努力調查這種可疑的病毒，以了解其起源並保護人類的未來。
圖5所列的科學難題包括：和其它冠狀病毒沒有親近的基因關係；類似SARS，通過ACE2與人類受體結合；患者發生細胞因子風暴，血液淋巴細胞逐漸下降；高繁殖數RO，人傳人速度快，致死率高；以抗HIV藥物治療；精準地選擇在哪些定位點突變的同時，又能保留其對人類ACE2受體的親和力。
本文作者董宇紅是北京醫科大學（Beijing Medical University）醫學博士、北京大學傳染病學博士，在病毒感染性疾病臨床治療和抗病毒藥物研究方面有17年的工作經驗。她曾是北京醫科大學附屬第一醫院醫生，後來在諾華研發（Novartis Development）任抗病毒藥物臨床研究醫學專家。目前在瑞士生物技術公司SunRegen Healthcare AG擔任首席科學官。（全文完）◇
