最新COVID-19研究年度进展2021(全文)

1、最新 COVID-19 研究年度进展 2021 (全文)摘要由严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 (SARS-CoV-2 )引起的 2019 年冠状 病毒疾病( COVID-19 )已经在全球多个国家引起大流行，该病毒传染性 强、致死率高，部分变异株在病毒传播性、致病性和免疫原性等多方面发 生变化。无症状感染和有症状感染的 COVID-19 患者在免疫特征上存在异 质性；不同年龄阶段的 COVID-19 患者的临床表现也不尽相同。 目前无治 疗 COVID-19 的特效药物， 疫情控制需依赖新型冠状病毒疫苗的接种， 如 核酸疫苗、灭活疫苗、病毒载体疫苗、蛋白质疫苗等。本文通过对新型冠 状病毒的变异

2、、临床表现、治疗和疫苗等方面文献的复习，展现目前相关 研究的进展。由严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 (SARS-CoV-2 )引起的 2019 年冠状 病毒疾病( COVID-19 )已经在全球多个国家引起大流行；与此同时，关 于 SARS-CoV-2 的研究也全面展开，本文针对 SARS-CoV-2 的变异、临 床特征、治疗及疫苗开发等进展做以介绍。一、新型冠状病毒的变异及其感染机制与流行性感冒病毒相比，新型冠状病毒复制存在内部校对机制故变异较 慢，SARS-CoV-2在人群中的突变速率约为 8 X10-4/位点/年，是流感病毒突变速率的 1/61/21 1 。截至 2021 年 9 月 3

3、0 日，基于 Pango 命名法，依据 SARS-CoV-2 的基因组变异变迁将其划分为 1 285 种亚型或 分支。其中一些变异株在病毒传播性、致病性和免疫原性等多方面发生变 化。世界卫生组织将重要变异株划分为“关切变异株 （variant of concern ， VOC） ”和“关注变异株（variant of interest, VOI） ”。WHO 认定的 VOC变异株有 4 个，分别为 B.1 .1 .7（Alpha ）、B.1.351 （Beta ）、P.1（Gamma ）、 B.1.617.2（Delta ）；VOI 变异株有 2 个，分别为 C.37（Lambda ）和 B.

4、1.621 （Mu ）2。Alpha 变异株最早于 2020 年 9 月 20 日在英国东南部出现，截至 2021 年 9 月 28 日， WHO 已通报 193 个国家和地区流行或监测发现 Alpha 变 异株20除D614G夕卜，Alpha变异株的S蛋白发生了 HV69-70del 、Y 144del、N501Y、A570D、P681H、T716 I、S982A 和 D1118H 八个 氨基酸突变，部分毒株的 S 蛋白序列还出现了 S484K 、 S452R 等氨基酸 突变位点0 研究发现 Alpha 变异株传播力增强 43%90% ，所致感染住院 率增加 1.401.63 倍，死亡风险增

5、加 1.611.64 倍 30Beta 变异株最早于 2020 年 8 月初在南非出现， 随后成为南非三省的主要 流行株0截至 2021 年 9 月 28 日， WHO 已通报 142 个国家和地区流行 或发现了 Beta变异株2 。除D614G夕卜，其S蛋白出现了包括L18F、D80A 、 D215G 、 LAL242-244del、 K417N 、 E484K、 N501Y 和 A701V 在内的 10 个氨基酸突变， 其中仅约半数毒株中存在 L18F 变异。南非一项 研究结果显示， Beta 变异株在传播力及住院病死率方面都有增强， 分别提 高了 50% 和 20% 左右。另外， Bet

6、a 变异株出现了明显的免疫逃逸能力， 不仅能够逃逸多种治疗性单抗，还能降低自然感染者恢复期血清的中和抗 体效力 4 。多种疫苗接种者血清对 Beta 假病毒的中和活性有不同程度 的降低（ 1.642.4 倍） 5。Gamma 变异株最初于 2020 年 12 月底在巴西北部流行， 截至 2021 年 9 月 28 日， WHO 已通报 96 个国家和地区流行或发现了 Gamma 变异株 2。除 D614G 外， Gamma 变异株的 S 蛋白还发生了 12 个氨基酸突 变（ L18F 、 T20N 、 P26S 、 D138Y 、 R190S 、K417T 、 E484K 、 N501Y 、

7、H655Y 、T1027I 、V1176F 和 S681H ）。研究发现 Gamma 变异株传播力 可能是野生型毒株的 1.72.4 倍，尚未发现致病性的改变 4。Delta 变异株最早于 2020 年 12 月在印度发现， 并在 2021 年 4 月引起了 印度第二波新冠病毒感染大流行。 Delta 变异株最初被认为是一种 VOI 而 非 VOC ，后因其在世界各地迅速蔓延并成为主要流行毒株， 2021 年 5 月 WHO将其归类为 VOC变异株20除D614G夕卜，Delta变异株S蛋白 多同时携带包括 T19R 、G142D 、156del 、157del 、R158G 、L452R、

8、T478K、R681R、D950N 和S417N 在内的10种变异。法国一项研究结 果显示，因为对Delta变异株S蛋白的结合能力下降，多种治疗性单抗对Delta 变异株无效，自然感染者恢复期血清的中和抗体对其也几乎无抑制 作用；疫苗接种者血清中针对 Delta 变异株的中和抗体滴度较 Alpha 变异 株低 35 倍6 。SARS-CoV-2 以血管紧张素转化酶 2(ACE2 )作为主要受体或通过宿主 细胞表面的跨膜丝氨酸蛋白酶 2(TMPRSS2 )或跨膜丝氨酸蛋白酶 11D ( TMPRSS11D )对受体附着的刺突蛋白进行蛋白裂解，促进膜融合过程 和病毒感染性 7。另外，研究者也发现

9、AXL 作为一种新型宿主受体， 可促进 SARS-CoV-2 进入人体细胞，且其在 SARS-CoV-2 感染中的功能 与 ACE2 无关 8 。病原体进入宿主体内后，诱发固有免疫和适应性免疫异常或过度反应，IL-1、IL-6、肿瘤坏死因子(TNF ) - a、单核细胞趋化蛋白1 (MCP-1 ) 等促炎因子大量释放，形成了细胞因子风暴，造成全身系统性的高炎症状 态。在危重患者中， COVID-19 患者外周白细胞和中性粒细胞早期升高以 响应促炎细胞因子，并通过不同的方法介导中性粒细胞进行病毒清除。中 性粒细胞外诱捕网( NET )是其中一种机制，一方面它可以在胞外杀灭病 原体，但另一方面 N

10、ET 产生过多或者清除障碍会导致血栓形成、 内皮和组 织损伤。而随着疾病进展，适应性免疫系统的瘫痪导致的免疫抑制可能引 起病原体清除障碍、继发感染、潜伏病原体激活、炎症迁延进而导致器官 衰竭及死亡 9。二、临床表现的异质性与宿主免疫的关系研究发现 COVID-19 不同严重程度、 不同时期免疫特征显著不同， 单核细 胞增殖能力随着疾病严重程度加重而上升，无症状感染者及轻症患者在疾 病早期出现迅速的 CD8+T 细胞反应， 重症 COVID-19 患者外周血中未成 熟中性粒细胞比例及数量、 炎症因子水平升高； 重症 COVID-19 患者在疾 病后期炎症持续存在， 而轻症患者已恢复至正常10,

11、11, 12 。 Meyerowitz 等13提出需要对 SARS-CoV-2 持续无症状感染的特征进 行准确、系统的研究， 有助于更好地了解 COVID-19 疾病严重程度、 病理 学、传染性、免疫学特征并有助于制定防控策略。 Gao 等14认为隐性 感染无症状感染者和轻型患者机体中细胞免疫占优势，而普通型和重型患 者则是体液免疫处于主导地位；而 Mazzoni 等15则认为隐性感染无 症状感染者的细胞免疫和体液免疫反应均弱于有症状感染者，并且还发现 隐性感染无症状感染者的免疫检查点分子表达量下降，推测由于有症状感 染者机体产生的免疫反应无法迅速、有效地清除病毒，从而导致免疫细胞 被重复激活

12、。一项研究比较了无症状感染者和持续感染患者之间的病毒载 量和抗体指标，无症状感染者的病毒载量明显低且抗体存在时间短，提示 无症状感染者所产生免疫反应不足以预防再次感染 1 6 。另一项研究纵 向比较了无症状感染和有症状患者之间的T细胞谱，发现两组之间T细胞分布相似，但无症状感染组IFN- 丫和IL-2水平更高，这与无症状感染发生 时抑炎因子IL-10和促炎因子IL-6、TNF- a及IL-1 B成比例分泌有关，而 在有症状患者中 T 细胞分泌的因子比例失调， 因此无症状感染者不一定是 抗病毒免疫反应弱，而是这些个体产生了更高效的病毒特异性细胞免疫反 应17 无症状感染包括隐性感染无症状感染者和

13、潜伏期无症状感染者，这两种概念均基于对病例的回顾，对于疫情防控及疾病诊治具有一定的“滞后性”0 因此， 我们团队提出了 SARS-CoV-2 沉默感染阶段（ silent SARS-CoV-2 infection stage ，SSIS）的概念，处于该阶段的人群有 2个可能的转归方 向：（ 1 ）始终不出现症状，即持续无症状感染者或者隐性感染无症状感染 者；（2）经过一段时间后出现症状或者肺部影像学异常，转为确诊患者， 即潜伏期无症状感染者。我们通过整合质谱流式技术（CyTOF ）、转录组测序（ RNA-seq ）和血浆微量蛋白的 Olink 检测技术，对 19 例持续无症 状感染者、 12

14、例潜伏期无症状感染者、 47 例年龄和性别比例与两组无症 状感染者均匹配的轻型和普通型 COVID-19 患者以及 27 名健康志愿者的 外周血标本进行检测，发现持续无症状感染者与潜伏期无症状感染者均存 在可以被检测发现的免疫学改变0与持续无症状感染者不同的是，潜伏期 无症状感染者外周免疫细胞中 CD107alow 经典型单核细胞、过渡型单核 细胞、非经典型单核细胞以及 CD62Lhi CD8+Tna?ve 细胞比例均下降， 并且血浆蛋白中 STC1 也是减少的， 而 CD4+NK T 细胞比例是上升的0 我 们推测潜伏期无症状感染者机体存在一种独特的免疫表型，主要表现为单 核细胞过度活化和分

15、化阻滞、淋巴细胞耗竭和免疫抑制，这揭示了导致 SSIS两种截然不同疾病进展方向的免疫机制18 o三、不同年龄段患者的临床特征1. 儿童 COVID-19 患者的临床特征： COVID-19 通常对儿童的影响较小， 儿童感染进展更慢；儿童感染新型冠状病毒后病情进展更慢的原因包括： 高浓度的 ACE2 受体、 持续存在母源抗体、 免疫活跃、 接触的病毒载量低、 高的淋巴细胞计数、在年龄小的儿童咽喉和气道中发现定植的病毒群阻止 新型冠状病毒的克隆等。基于 25 项研究、 2 446 例儿童 COVID-19 患者的荟萃分析显示，发热是 儿童最常见的症状且持续时间比成人更久，典型的急性上呼吸道感染症状

16、 如喉咙痛和流鼻涕在患儿中很少观察到， 16.8% 有腹泻或恶心，儿童消化 道症状比成人更常见；一半以上患儿进展到肺，胸部影像学以磨玻璃改变 最常见，需要关注儿童中混合感染的比例高达 37.7% 19 。2. 青壮年 COVID-19 患者的临床特征： 青壮年患者临床表现可能更严重， 更易出现发热、肌肉痛、消化道症状、咳嗽、胸痛和嗅觉丧失等表现，可 能是免疫应答更强的结果；同时，接受机械通气的年轻患者相比其他年龄 段患者预后更好，可能与功能储备和恢复能力较好有关。 在严重 COVID-19 和死亡的年轻患者中，肥胖是公认的危险因素，有研究认为是由于与腹部 内脏脂肪过多相关的促炎症状态和脂肪组织

17、里 ACE2 受体的高表达 20 此外，淋巴细胞减少、 D-二聚体、高敏心肌肌钙蛋白 I (hs-CTnl )、高敏 C 反应蛋白( hs-CRP )升高水平可预测青壮年严重 COVID-19 的预后， 是其死亡独立的危险因素 21 。3. 老年 COVID-19 患者的临床特征：多项研究认为老年 COVID-19 患者 死亡风险增加，我们团队汇总了上海多家定点医院发热急诊明确诊断的221 例病例，发现年龄与淋巴细胞计数( r=-0.432 ， P<0.001 )和白蛋白 水平(r=-0.569 ，P<0.001 )呈明显负相关60岁的患者表现为更高水 平的血尿素氮( 5.83 m

18、mol/L vs 4.42 mmol/L ， P<0.001 )、乳酸脱氢酶(272.8 U/L vs 249.0 U/L ， P=0.004 )和炎症指标；其中双侧受累的患 者( 89.4% vs 74.3% ， P=0.006 )有更多肺叶受累( 4.15 vs 3.34， P<0.001 )，细菌合并感染( 12.9% vs 4.4% ， P=0.021 )占比更高，具有 更长病程和更多的呼吸衰竭；年龄对患者病情和预后的影响在老年男性中 体现得尤为明显，可能不同性别对病毒易感性不同0 Zheng 等 22研 究发现老年人的 T 细胞极化和免疫细胞基因表型更倾向炎症表型， 而易

19、感SARS-CoV-2 的基因也在老年人群中相对上调；另一方面， SARS-CoV-2 进一步增强衰老导致的炎症风暴0另外，衰老与 ACE2 过表达、性激素和 生长激素的减少、 营养不良和维生素 D 缺乏、 线粒体功能障碍和氧化应激 障碍、合并症增多和运动量减低等相关的诸多效应密切相关，老年人感染 新冠后更多出现如 ARDS 、血栓形成、肾功能衰竭等合并症，共同导致了 老年人群 COVID-19 严重程度和病死率更高 23, 24, 25 0四、COVID-19 治疗进展1. 抗病毒治疗： WHO 的 Solidarity 试验结果显示，在总病死率、住院时 间方面，洛匹那韦、 瑞德西韦、 羟氯

20、喹治疗对住院患者几乎没有影响 260 随机对照试验结果表明，羟氯喹作为接触前预防或暴露后预防也都没有明 显的益处。多中心、随机、双盲、对照的 2 期试验结果显示，吸入雾化干 扰素B-1a （SNG001 ）能改善患者症状，并加速恢复。2. 免疫治疗：一项在美国 49 个中心进行的 2/3 期随机试验结果显示，对 于无需住院的轻中度患者， 中和抗体 bamlanivimab-etesevimab 联合治 疗可显著降低病毒载量， 而 bamlanivimab 单药疗法对病毒载量的影响不 显著。REGN-COV2 疗法（由2种SARS-CoV-2 特异性抗体组成） 的2/3 期双盲试验报道， REG

21、N-COV2 可降低非住院患者的病毒载量，且安全性 良好。多中心、随机、对照 2 期试验报道， Ly-COV555 （一种单克隆中和 抗体）可降低门诊患者的病毒载量和住院风险，但另一项随机试验报道 LY-CoV555 与瑞德西韦联合治疗未加快住院患者的恢复时间。对于中、重度及危重患者， IL-6 受体拮抗剂 Tocilizumab 或 Sarilumab 未能显著改善临床状况。回顾性单中心队列研究报道IL-1 受体拮抗剂anakinra 不能改善重度患者的预后 27。多中心、开放标签、随机试验 发现 anakinra 也不能改善轻中度患者的预后 28。多中心、 随机、 双盲、 安慰剂对照的3期

22、试验显示，IL-1 B抑制剂canakinumab 对于重症患者也 没有明显疗效。3. 糖皮质激素：巴西的多中心、随机、开放标签研究显示，静脉注射地塞 米松增加了中重度患者不需呼吸机的天数，但对 28 d 的全因病死率无明 显影响。在法国进行的多中心随机双盲序贯试验报道，氢化可的松未显著 减少重症患者 21 d 的病死率或机械通气率。中国多中心临床研究结果显 示，糖皮质激素治疗重症患者增加了 28 d 病死率，并延迟病毒清除。 RECOVERY 研究报道在 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没有观察到地塞米松的明显益 处29 。有研

23、究结果显示，吸入布地奈德可缩短早期感染后的恢复时间、 减少并发症 30 。4. 抗凝：多中心、随机试验结果显示，在危重患者中，与标准剂量相比， 中等剂量的肝素在治疗静脉或动脉血栓形成复合物的主要转归方面没有 显著差异，也未观察到 30 d 内病死率的明显改善。另一项开放性、适应 性、多平台、随机临床试验报道，与常规预防血栓相比，治疗剂量的肝素 未增加危重患者的无器官支持天数或出院存活率。多平台、对照试验结果 显示，肝素治疗减少了非危重患者的器官支持使用并改善了预后。五、新冠病毒疫苗研究进展目前开发的新冠病毒疫苗包括核酸疫苗、灭活疫苗、病毒载体疫苗、蛋白 质疫苗等，疫苗的有效性和不良反应是目前重点关注的问题。核酸疫苗通过 DNA 或 RNA 传递病毒的遗传信息给人类细胞，使后者表 达新冠病毒棘突蛋白， 从而引起免疫应答。 DNA 疫苗 ZyCoV-D 在印度已 被批准紧急使用，在I期临床试验中显示出了较好的安全性、耐受性和免 疫原性。 mRNA 疫苗 BNT1