近幾天來,有關用痊愈者的血漿治療新冠肺炎感染者的討論比較多。輸血療法有沒有科學根據呢?我們從新冠病毒、抗體、疫苗和血療這條線來看看其科學原理。
新冠病毒 SARS-CoV-2
美國疾控中心網站 1月末發布了一張新冠病毒 SARS-CoV-2 的外觀效果圖。這是根據 SARS-CoV 和 SARS-CoV-2 病毒的基因序列、部分蛋白的電鏡結構照片和蛋白結構軟件構想的圖。病毒的直徑約60~140 納米。
從外表可以看到是 S 刺突糖蛋白、E 包膜蛋白、M 膜蛋白和灰色的病毒外套膜(Envelope)。由於新病毒 SARS-CoV-2 不包含血凝素糖蛋白(HE protein),所以美國 CDC 網站現已做修改,維基的網頁還沒修改。
SARS-CoV-2 病毒外套膜裏有 RNA 鏈,是由 29473-29903 個核苷酸組成。這個 RNA 鏈是由 28 個不同的蛋白連起來的,見下圖。
第一部分:非結構蛋白,由 ORF1a 和 ORF1b 組成。這一大段又分成了16小段:nsp1 - nsp16,每一小段分工不同、長短不一。上海科技大學饒子和/楊海濤課題組已經測定了第5小段 - nsp5 即3C樣蛋白酶(3CLpro) 的高分率晶體結構,這是抗病毒藥物的重要靶點。第2小段 - nsp2 中的木瓜蛋白酶樣蛋白酶(PLpro)也是抗病毒藥物的靶點。第12小段 - nsp12 即RNA依賴的RNA聚合酶(RdRp)對於RNA病毒的複製至關重要,並且代表重要的藥物靶點。瑞德西韋(Remdesivir)就是一種組成病毒 RNA 核苷的類似物,可抑製新冠狀病毒的 RdRp,從而抑製了病毒的複製。
第二部分:結構蛋白,包括刺突 S 糖蛋白(Spike Glycoproteins)、ORF3 蛋白、小包膜 E 糖蛋白(E Glycoproteins)、膜 M 糖蛋白(M Glycoproteins)、ORF6、ORF7a、ORF7b、ORF8、N 蛋白(N Proteins)、ORF10,共十個蛋白。
這串 RNA 鏈的開始端是 5'端頭蛋白,結束端是 3'端尾蛋白。
2月11日德州大學奧斯汀分校的Daniel Wrapp和王年爽(清華的生物結構學博士)等學者在生物預印本網站(biorxiv.org)上發表了關於新冠病毒刺突 S 蛋白分辨率為 3.5 埃的冷凍電鏡結構的論文(10.1101/2020.02.11.944462),他們認為新冠病毒 SARS-CoV-2 的刺突 S 蛋白與 SARS-CoV 的基因結構雖然有差別,但其與人體細胞 ACE2 的親和力是 SARS-CoV 的10-20倍,也就是說它在人與人之間傳播變得更加容易,傳染性更強。
要是有什麽物質粘在新冠病毒 SARS-CoV-2 的刺突 S 蛋白上讓它無法粘到人體細胞ACE2上,病毒不就不能傳染了嗎?有,那就是抗體。
抗體
抗體(antibody),也叫免疫球蛋白(immunoglobulin,簡稱Ig)是由免疫係統產生的用來鑒別與捕捉外來物質如細菌、病毒等病原體(抗原,antigen)的大型Y形蛋白質,僅被發現存在於脊椎動物的血液等體液中,和B細胞的細胞膜表麵。
抗體的種型有五種:IgA、IgD、IgE、IgG 和 IgM。其中 IgG 是抵抗病原入侵的抗體相關免疫力。IgG是血清和體液中含量最高的抗體,占血清總Ig的75%~80%。IgG 是唯一一種可以穿過胎盤為胎兒提供被動免疫力的種型。下圖是一個抗體的示意圖:
淺藍色的是重鏈,大約有450個至550個氨基酸組成,粉色的是輕鏈,由大約211至217個氨基酸組成。四個鏈是連在一塊兒的。
重鏈和輕鏈下半的部分CH1、CH2、CH3和 CL 是恒定不變的,每種抗體都一樣。
重鏈和輕鏈的最上端 VL 和 VH 的氨基酸是人體自動匹配抗原產生的,一旦人體的免疫係統發現有外來入侵的抗原就會產生對應的抗體。所以每一種抗體都不同,以便捕捉不同的抗原。
人體第一次接觸病毒或細菌等異物時,可能需要長達兩個星期的免疫係統才能製定出抗體藍圖並產生足夠多的特異性抗體來抵抗抗原的感染。另外,每個人產生抗體的時間和速率可能不同。可以認為年齡大的,體質弱的人產生抗體的時間和速率會差一些。當然還會有其他因素。
得過某種流感,人體就有這種流感病毒-抗原對應的抗體,這種流感病毒就會被人體中的抗體捕獲,再有人體的 T 細胞放出酶破壞病毒蛋白。
有論文(10.1101/2020.02.12.20021386)說,研究人員在2002-2003年廣州SARS爆發以後,對34名SARS-CoV感染醫院的醫護人員進行了13年的隨訪,從2003年至2015年每年收集血清樣本。結果表明抗SARS-CoV IgG可以持續長達12年。
2004年有研究表明:40%-55%的野生動物經銷人員體內都含有 SARS 抗體。後來,武漢病毒所在雲南山洞捕捉蝙蝠時也對山洞周邊的村民做了調查:許多人有 SARS 抗體。
可見,得過病的人和接觸過病毒但沒有被感染的人也可以產生抗體。
能不能讓正常人接觸病毒的類似物又不被病毒感染呢?那就是疫苗。
疫苗
疫苗的應用從1796年使用牛痘疫苗用來對抗天花病毒已經有兩百多年的曆史了。
一種病毒的疫苗就是帶有這種病毒的特征,含或不含有活病毒的製劑。它能讓人體產生這種病毒的抗體,等真的病毒來到時人的抗體抓住它,以保護人體不被該種病毒感染。
研製疫苗既費錢又費時,要保證安全有效。重要的是需要接種疫苗的人要比較多,病毒的突變要小。如果 SARS 每年都回來,那就必須有疫苗。如果病毒每年都變異,每年的疫苗都要重新做。
從已上傳的近百個病毒基因序列來看,過去的七周裏病毒變異不大。
常見的白百破、小兒麻痹、卡介苗、痳疹、腮腺炎等。
2003年首都兒科研究所等單位最新調查顯示:兒童SARS抗體陽性率高達43.37%、全國沒有一個兒童因患SARS使用呼吸機、北京沒有一例兒童死於 SARS。有人認為兒童已接種的多種疫苗的聯合作用可能產生類似抗體?
在今年2月14日《美國醫學會雜誌》(JAMA)上登載了一篇在中國醫院一歲以下(1-11個月大)嬰兒被家庭成員傳染新冠病毒的論文(10.1001/jama.2020.2131),這九名嬰兒也都不是重症患者。這些嬰兒可能帶有母親傳來的抗體。
疫苗是讓正常人群提前產生抗體,以抵禦未來病毒的來襲。
如果疫苗遲遲不來,還有沒有其他的方法抓住病毒呢?還有人單克隆抗體。
有論文(10.1371/journal.pmed.0030237)顯示:動物實驗數據表明,用人單克隆抗體(monoclonal Antibodys,mAbs)CR3014 和 CR3022 預防嚴重的急性呼吸綜合征冠狀病毒(SARS-CoV)感染是可行的。有了研製針對 SARS-CoV 的經驗,又有了 SARS-CoV-2 的全基因序列,應該製備針對新冠病毒的單克隆抗體並不難。目前,有很多生物製品公司推出了針對新冠病毒的單克隆抗體產品,不過都是“FOR RESEARCH USE ONLY”,隻是用於科研,不能用於治病。還沒有人用單克隆抗體藥物。
那怎麽辦呢,最後的辦法就是用康複病人的恢複期血漿輸注給現有的患者,用他人的抗體補充自身抗體的不足。
血漿輸注
中國生物技術股份有限公司2月13日晚間宣布:用特免血漿已經治療好了11例新冠肺炎危重病人,效果顯著。
實際上在1890年,德國學者馮·貝林(Von Behring)和日本學者北裏在動物的血清裏就找到一種能中和毒素的物質,當時他們把這種物質叫做“抗毒素”。
貝林在1891年進行了一次大膽的嚐試:用來自動物的免疫血清,治好了一個白喉患者。這是醫學第一個“被動免疫”治療的病例,貝林因此獲得了1901年的諾貝爾醫學和生理學獎。
但是,血液製品的風險很大。人們都記得中國最早的幾例艾滋病患者中,除在國外看牙醫被傳染的以外,就是用了國外生產的第八因子製劑的了。所以血液製品有可得性的問題,最重要的還是安全性和質量。
當然,現在這個階段“用康複病人的恢複期血漿輸注給現有的患者,用他人的抗體補充自身抗體的不足”可能也是一種較好的權宜之計。
最後順便說一句,2005年的論文(10.1007/s00430-004-0219-0)說:“在懸浮狀態下,SARS-CoV 保持了長達九天的傳染性。在幹燥狀態下,在玻璃、牆壁、服裝、車體等處的生存時間為可長達六天”。所以近日中國人民銀行規定回收的現炒要消毒並存放兩周才能重新投放市場。請注意防護。
本文原標題是:武漢新病毒的科研進展-9-新冠病毒、抗體、疫苗和血療。
本文旨在傳遞科研信息。
從已有病例來看,確實病情與年齡正相關。
那篇文章寫的挺好。瑞德西韋(Remdesivir)作為前藥(Pro-Drug)的確設計的非常巧妙。但願在這次抗薩戰役中表現更好。
非常讚成你對血漿療法風險高的說法,特別是中國這個肝炎大國。。。。。。
目前已經把病毒放在放大鏡下上觀察的徹徹底底,這但目前看還是沒什麽特效藥。給你看看這個:
https://blog.wenxuecity.com/myblog/75464/202002/23044.html
我查看過武漢地區1月份的氣象記錄,前四周都是陰/雨天氣,是不是更有利於病毒在空氣懸浮?也許。所以是不是有更多的人曾經接觸到微量的病毒使之產生了抗體?可能。從五千個病例來看,年青的,也可能還有用藥早的因素等病情就輕一些。
另外,剛剛去看了你的博客,你最新的兩篇也很好。GISAID上已經有華南農業大學和軍事醫學院上傳的7個穿山甲基因學列,還有幾個環境序列。你完全可以自己練練手,做個業餘愛好者都非常好。
我不很清楚銀行的“洗錢”(消毒)的具體方法,是不是成捆的方式消毒而不是一張張照射。所以放段時間會更好些。特殊時期,慎重點好。