出现症状已晚？Nature发文揭示COVID-19患者详细病毒学特征

2020-04-05 01:13:04

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2003年爆发的SARS传染的相关研究表明：经由在传染早期激发相关症状，肺脏外观名为ACE-2的受体可以起到掌握传染规模的结果。然而，COVID-19传染后患者往往示意出加倍“暖和”的上呼吸道症状，暗示其比拟SARS病毒具有更强的流传能力（即无症状或轻症状流传）。是以，今朝亟需获得关于COVID-19病毒在体内特定部位复制，传染以及激发宿主特异性免疫回响的信息。

针对这一问题，在比来揭橥于《Nature》杂志上的一篇题为“Virological assessment of hospitalized patients with COVID-2019”的文章中，来自德国武装军队微生物学研究所（Bundeswehr Institute of Microbiology）的科学家们对9例COVID-19病毒传染住院患者病例进行了具体的病毒学剖析，而且供应了上呼吸道中病毒活跃复制的证据。

该研究表明：

1. 在症状发生的第1周内，很轻易经由咽拭子检测到病毒的存在（传染第4天达到峰值，即7.11×10⁸ RNA拷贝/咽拭子）。

2. 从咽拭子和痰液样本中很轻易星散获得有传染性的活毒，而粪便样本中则无法星散出活毒（尽管粪便样本中病毒RNA浓度同样很高），血液和尿液样本中也没有活毒存在。

3. 病毒在咽部会发生自动复制，而且在症状消散之后的一段时间内仍可以在咽拭子样品中检测到病毒核酸的存在。

上述究竟表明：COVID-19病毒可以在传染者体内（首要是咽部）持续存在并发生活跃复制，在揭示病毒传染特征的同时，为掌握病毒的流传提出了新的挑战。

具体内容

1. RT-PCR检测患者分歧部位样本中COVID-19病毒载量

首先，作者经由RT-PCR手段对患者的口咽拭子以及鼻拭子进行初步诊断，发现分歧部位的病毒载量与检出率并无显着差别（下图）。

最早的样本采集于症状显现的第1天，所有患者在第1天到第5天之间采集的样本均呈阳性。

在第5天之前，平均每份拭子中的病毒RNA载量为6.76x10⁵拷贝（最高为7.11x10⁸拷贝/拭子) 。

第5天后采集的拭子样本中的平均病毒载量为3.44x10⁵拷贝。每个拭子的检出率为39.93%。最后一次检测出阳性的拭子样本是在发病后第28天采集的。

此外，患者痰液中的平均病毒载量为7.00×10⁶拷贝/mL（最大值，2.35×10⁹拷贝/mL）。此前针对SARS临床诊断的经验表明，经由咽拭子样本检测活络度有限，是以作者对9名患者的咽拭子样本和痰液样本进行了配对剖析。所有样本均在发病后2至4天内采集。

究竟表明，2名患者咽拭子样本中的病毒浓度显着高于痰液样本。此外2例患者的情形与此相反，其余5个病例的病毒浓度在两种样本类型中都差不多。此外，作者经由剖析27个尿液样本和31个血清样本，发现个中没有任何样本可以检测到病毒RNA。

2. 患者咽拭子及痰液样品中持续性存在活性病毒

为了认识病毒的传染性，作者多次测验从临床样本平分离出活病毒。究竟表明，在显现症状的第一周内，大部门患者的样本中可以星散获得活毒（拭子样本为16.66%，痰液样本为83.33%）。

比拟之下，在传染的第8天，作者没有从任何样本平分离获得活毒，尽管此时样本中依然可以检测出极高的病毒RNA拷贝数。作者始终无法从患者的粪便样本平分离出的有活性的病毒（无论样本中病毒RNA浓度若何）。

对于可以星散获得活毒的咽拭子或痰液样本而言，星散活毒的成功率依然受到病毒载量的影响：样本中的病毒拷贝数低于10⁶拷贝/毫升时无法星散获得活毒。

3. COVID-19病毒可以在上呼吸道组织中自力复制

基于“从症状起头早期的咽拭子样本中检测到高病毒载量以及成功星散出的有活性的病毒”这一事实，表明病毒或者可以在上呼吸道组织中复制。

为了在缺乏组织病理学证据的情形下验证“病毒在上呼吸道发生着活跃复制”这一假设，作者经由RT-PCR检测了样本中病毒亚基因组信使RNA（sgRNA）（病毒sgRNA仅在传染细胞中转录而且不会被包装到病毒颗粒中，是以能够用于磨练样品中是否存在着病毒活跃复制的被传染细胞）。

经由将同样品中的病毒sgRNA与病毒基因组RNA进行对照，作者发现，在第4/5、6/7和8/9天的痰液样本中存在着病毒的活性复制，所有患者的痰液，平均sgRNA相对于基因组的比值为〜0.4％。

这一数值在第10/11天显现了下降。在咽拭子中，前5天的样本中这一数值居于统一局限内，而之后的咽拭子样本中无法检测到sgRNA。这些数据配合表明，在症状显现后的前5天，COVID-19病毒在咽喉部发生着活跃复制。

经由同样的方式，作者根基上清扫了粪便样本中COVID-19活跃复制的或者。

经由对所有患者的全病毒基因组进行了测序，作者在个中一名患者中检测到了病毒基因组G6446A单碱基变异，之后又在同组的另外患者样本中检测到了上述变异。在首位被检测到发生G6446A突变的患者中，作者首次在其咽拭子样本中检测到上述突变，而统一天采集的痰液样本中则没有发生变异。

是以，基于咽拭子与痰液样本中存在自力的基因型特征这一事实，表明病毒可以在咽喉部发生自力复制，而非被动性地从肺部转移出来。

4. 患者临床症状，中和抗体发生以及样品中病毒载量随时间转变特征

该图总结了作者对患者痰液、咽拭子和粪便样本中的病毒载量的每日测量究竟。总体而言，早期样本中的病毒RNA浓度非常高。在所有患者中（除1破例），咽拭子RNA浓度在首次发病时就已经处于下降趋势。

比拟之下，痰液中RNA浓度转变相对延后，8名患者中的3名在显现症状的第一周内痰液样本中RNA浓度显现岑岭。粪便样本与痰液样本中RNA浓度转变根基一致。

尽管在第二周患者的症状已经大幅减轻，依然能够从其咽拭子样本中检测到病毒RNA，而大部门患者的痰液以及粪便样本中病毒RNA直到3周之后依然存在，尽管此时患者的症状以及完全消弭。

所有患者的传染症状均较轻，个中两名患者有肺部传染迹象，上述患者痰液样本中的病毒载量在第10/11天摆布达到峰值，而其他患者的痰液病毒载量在这一时期均呈下降趋势。值得注重的是，9名患者中有4名患者示意出味觉和嗅觉的损失，该症状的严重水平比通俗伤风要更强烈、更持久。

经由检测患者血清中的抗体回响，作者发现有一半患者在症状显现第7天时发生了血清转化现象（即血清中显现了可以被检测到的特异性抗体），到第14天时所有患者血清中均显现了中和性抗体，然而其抗体滴度与临床病情成长过程之间并无显着相关性。

研究总结

基于上述究竟，作者认为经由简洁的咽拭子检测就可以供应充裕证据判断患者是否处于传染期，这与早期的SARS的诊断有所区别。另一方面，因为患者在症状发生早期的咽部样本中病毒载量以及起头下降，是以其传染病毒的时间该当早于症状的发生。

究竟表明COVID-19病毒的流传能力要高于SARS。针对COVID-19病毒可以在咽部自力复制的内涵机制，作者猜测或者是因为该病毒外观的刺突卵白S1-S1区域存在一个多碱基呋喃类切割位点，这或者导致在宿主细胞外观ACE2卵白表达量较低的情形增加其传染力。

岂论其机制若何，该现象表明我们在掌握病毒流传时该当稀奇注重“无症状传染者”，是以该当实行无不同的限制人群群集。此外，因为在症状消弭之后的一段时间内患者各部位样本中仍有病毒RNA的存在，是以不该以症状消散作为解除患者隔离办法的独一尺度。

固然作者在患者的粪便样本中检测到了必然水平的病毒RNA旌旗，但却无法星散获得活毒，连系此前研究表明冠状病毒经胃肠道流传的有限性，作者认为将来提防病毒流传的首要偏向照样掌握飞沫而非粪便。

最后，因为中和性抗体的发生并没有立刻起到消弭病毒的结果，是以这些中和性抗体的生理功能仍有待磨练。需要更多研究揭示按捺中和抗体功能的内涵原因，例如病毒糖卵白要害位点的糖基化润饰是否按捺了中和抗体回响的功能。

无论若何，斥地诱导抗体应答的疫苗应稀奇留意于个中和强度，以此才能达到按捺病毒的结果。

原始文献：

Wölfel, R. et al. Virological assessment of hospitalized patients with COVID-2019. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-020-2196-x (2020).

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