新冠病毒感染机制及人体免疫系统基础概念梳理
昨天核酸结果是混阳，单管单测结果一直未出，既往有对新冠病毒潜在的作用靶点及机制进行过整理，只有足够了解才能做到不惑，也是所学专业用于实践的好途径。遂就既往的内容联系近期进展进行梳理。这个冬夜，终究不会亘古长夜。
——人体免疫系统基础概念——
由于现阶段，不同个体的免疫系统的能力强弱，与受到毒株的影响程度也有千差万别，遂在开始介绍病毒之前，先就既往可能大家已经陌生的人体免疫系统基础性概念进行整理。
最核心的一张幻灯片是这个
——SARS-CoV-2——
SARS-CoV-2
SARS-CoV-2（新型冠状病毒）是一种有包膜的正义单链RNA病毒，基因组大小约为 29.9 kb。可以编码4个结构蛋白 (S, E, M和N) 和16个非结构蛋白 (nsp1-16)。最外层是刺突糖蛋白 (S, Spike Protein)， 刺突下面是病毒包膜：由膜糖蛋白 (M, Membrane Protein) 和小包膜糖蛋白 (E, Envelope Protein) 构成， 包膜的内部是一个RNA基因链条和核衣壳蛋白 (N, Nucleocapsid Protein) 构成的螺旋折叠结构。
SARS-CoV-2的结构
SARS-CoV-2 Spike Protein
SARS-CoV-2的Spike Protein由两个功能亚基组成：S1亚基和S2亚基。S1亚基由N端结构域 (NTD) 和受体结合结构域 (RBD) 组成。S1亚基的功能是与宿主细胞上的受体结合。S2亚基包含FP, HR1, CH, CD, HR2, TM和CT。S2亚基的功能是融合病毒和宿主细胞的细胞膜。S1和S2亚基边界处的裂解位点称为S1/S2蛋白酶裂解位点。对于所有冠状病毒，宿主蛋白酶在S2切割位点切割刺突糖蛋白，激活蛋白质，改变刺突蛋白构象，通过不可逆构象变化融合病毒和宿主细胞的膜。
Spike 蛋白与细胞结合示意图
简而言之，SARS-CoV-2是一种RNA病毒，主要通过Spike蛋白（S蛋白，突刺糖蛋白）结合宿主细胞上的细胞表面受体ACE2（血管紧张素转换酶2）。S蛋白S1亚单位的N端结构域（S1-NTD）和C端结构域（S1-CTD）都能作为受体结合域（RBD）。一般认为S1-NTD结合糖类受体，S1-CTD结合蛋白类受体。继而病毒基因组通过以下两种方式进入宿主细胞质：
在被丝氨酸蛋白酶TMPRSS2切割和激活后直接与质膜融合；
利用宿主细胞的内吞机制，内吞病毒粒子在内核体中经历一系列激活步骤。
病毒基因组也作为信使RNA发挥作用，通过宿主细胞机制翻译出一系列蛋白质，如3CLPro（3C样蛋白酶）、PLpro（木瓜蛋白酶样半胱氨酸蛋白酶）和RdRp（RNA依赖性RNA聚合酶）。
SARS-CoV-2基因组还编码结构蛋白（S）、包膜蛋白（E）、膜蛋白（M）和核衣壳蛋白（N）。RdRP对病毒复制至关重要，因此是抗SARS-CoV-2药物的一个有吸引力的靶点。
简而言之，抗新冠病毒感染的药物作用机制可以归纳为两大类：
SARS-CoV-2的感染机制及潜在治疗靶点
一类是阻止病毒和宿主细胞结合，如S蛋白和ACE2，也是单克隆抗体药物经常采用的靶点；
另一类是阻止新病毒在宿主细胞内的产生，可作用的靶点如3CLPro，PLpro、RdRp等。这些靶点也是潜在抗新冠病毒感染的小分子药物常采用的靶点。如Paxlovid是3CLPro抑制剂；Molnupiravir是一种核苷类似物，作用靶点为RdRp。
对于疫苗的相关研究，可能现阶段，更为关注的是口服特效药的进展，遂接下来，主要聚焦新冠口服药的作用机制和代表药物。
新冠口服药物的作用机制
Paxlovid作用机制
早在2002年，为了应对SARS病毒（SARS-CoV-1），辉瑞公司就开始尝试研发3CL蛋白酶抑制剂，并发现其研究的产品PF-00835231，在体外实验中，它能够强力抑制SARS-CoV-1的3CL蛋白酶活性。3C样蛋白酶（3CLpro）又称主要蛋白酶（Mpro），由306个氨基酸组成，可进一步切割新冠多聚蛋白，从而产生解旋酶、RNA依赖的RNA聚合酶等相关复制元件，在病毒增殖和组装中具有重要作用。天然的3CLpro单体由三个结构域组成，两个单体相互作用形成包含底物结合位点的口袋结构。活性中心位于结构域I和II之间的缝隙中，催化位点为145位的Cys和41位的His。
SARS-CoV-2 Mpro的三维结构
SARS病毒和新冠病毒的3CL蛋白酶在与底物结合的位点上具有100%的序列同源性，这意味着它也很可能对新冠病毒的3CL蛋白酶具有强力的抑制效果。辉瑞在PF-00835231的基础上进行了结构修饰，并做成口服药物，由此推动Paxlovid进入临床。
Paxlovid疗效
2021年11月5日，辉瑞（Pfizer）公司宣布，在研口服抗病毒疗法在2/3期临床试验中显著降低新冠患者住院率和死亡风险。基于积极的临床结果，独立数据监查委员会建议提前结束临床试验。
这项2/3期临床试验在非住院新冠患者中进行，患者在新冠症状出现3天内接受治疗。试验结果显示，与安慰剂组相比，Paxlovid将患者住院或死亡的风险降低了89%。在Paxlovid组，0.8%（3/389）的患者在28天内需要住院，对照组中这一比例为7.0%（27/385）。而且，在对照组中有7名患者不幸去世，Paxlovid组这一数值则为0。
结语
新冠口服药有望与新冠疫苗、中和抗体和其它新冠疗法一起，为人们提供多重保护，遏制疫情的发展蔓延。口服小分子药物为未接种疫苗，或对疫苗反应不佳的免疫功能低下人群，提供了一种防止疾病加重的方法。期望随着疫苗接种率的提升和相关治疗药物的问世，疫情对于世界生产和生活的冲击能够早日消弥。
参考文献
1. J Pharmacol Exp Ther 375:127–138, October 2020.
2. Nat Struct Mol Biol. 2021 Sep;28(9):740-746.
3. L. Zhang et al., Science 10.1126/science.abb3405 (2020).
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