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2016年31卷1期

Editorial

Coronavirus: epidemiology, genome replication and the interactions with their hosts

2016, 31(1): 1 doi: 10.1007/s12250-016-3746-0

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This special issue of the journal is dedicated to the recent progress on coronaviruses and covers the topics of viral epidemiology, virus replication and the interactions between the coronaviruses and their hosts.
Review

冠状病毒RNA加帽及甲基化修饰的分子机制

陈宇*, 郭德银*

2016, 31(1): 3 doi: 10.1007/s12250-016-3726-4

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真核细胞mRNA的5’端帽子结构对RNA的稳定性、前mRNA的剪切加工、mRNA的出核转运以及其蛋白的翻译均有着重要的作用。很多病毒已经进化出一套机制用于合成自身的RNA 5’端鸟嘌呤N7位和第一个核苷酸2'-O-位甲基化帽子结构。这些结构还可以帮助病毒逃逸宿主天然免疫系统的识别。早在1981年,Lai和Stohlman就发现冠状病毒RNA基因组具有5’端帽子结构。但是三十年过去了,其加帽机制仍然未知。自2003年萨斯冠状病毒(非典型肺炎)爆发以来,人们开始对冠状病毒及其分子病毒学的研究越来越重视,使得人们对冠状病毒的分子机制有了一定的新认识。在此我们就目前人们对冠状病毒基因组RNA 5’端帽子结构及其加帽、甲基化修饰机制的理解整理总结出本综述及讨论。

人类新发冠状病毒与宿主固有抗病毒反应之间的分子军备竞赛

黄乐贤, 吕柏贤, 金冬雁*

2016, 31(1): 12 doi: 10.1007/s12250-015-3683-3

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冠状病毒与人类的密切关系可以上溯几千年。长期以来一般认为社区获得性人类冠状病毒只引起普通感冒,然而,高致病性并引起严重呼吸道疾病的严重急性呼吸道综合征(SARS)冠状病毒和中东呼吸道综合征(MERS)冠状病毒的发现改变了这一观念,人与动物共患性冠状病毒如今已经成为全球注意的焦点。这些病毒的感染对干扰素的诱导往往不太显著,用重组干扰素治疗受感染的病人也有一定效果,表明干扰素表达所受到的抑制至少与疾病的严重程度有些关系。有关冠状病毒逃避宿主固有抗病毒反应的机理是近年研究的热点。本文集中讨论宿主固有抗病毒免疫系统与人类新发冠状病毒之间激烈的分子军备竞赛。一方面,本文将概述宿主方面用以对付SARS和MERS冠状病毒感染的病原体识别受体及其信号转导通路;另一方面,本文也将详细介绍SARS和MERS冠状病毒在进化过程中获取的对抗宿主防御反应的反制措施。加深对宿主与冠状病毒之间动态相互作用的了解,有助于揭示新发现的高致病性人类冠状病毒的致病机理并研制新的抗病毒药物。

冠状病毒蛋白酶抑制剂的研发进展

王镐锋, 薛嵩, 杨海涛*, 陈成*

2016, 31(1): 24 doi: 10.1007/s12250-015-3711-3

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冠状病毒可感染人类及多种动物宿主并可能引发严重疾病,其中包括致死率极高的严重急性呼吸综合征及中东呼吸系统综合征。然而迄今为止,尚无特效药物治疗冠状病毒相关疾病。冠状病毒至少编码两种蛋白酶负责剪切病毒的复制酶多蛋白,是冠状病毒生活周期中的关键调节因子,这使其成为抗病毒的理想药物靶点。本篇综述总结了近期针对冠状病毒蛋白酶,尤其是主蛋白酶的生物学研究及抑制剂研究进展,进一步优化有可能开发出抗冠状病毒的有效治疗手段。
Research Article

一个废弃矿洞中检测到多种蝙蝠冠状病毒

葛行义, 王宁, 张玮, 胡犇, 李贝, 张云智, 周继华, 罗楚铭, 杨兴娄, 吴立军, 王博, 张云, 李宗孝, 石正丽

2016, 31(1): 31 doi: 10.1007/s12250-016-3713-9

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2002-2003年暴发的SARS推动了对SARS冠状病毒溯源的研究。自那时起,研究人员从世界各地的蝙蝠中陆续发现了大量的α-和β-冠状病毒,蝙蝠也因此被认为是α-和β-冠状病毒的自然宿主。鉴于蝙蝠种类多样,分布广泛,研究人员仍很有可能从中进一步分离和鉴定出更多的冠状病毒。本研究于2012-2013年调查了中国云南省墨江县某废弃矿洞中常见的六种蝙蝠:中华菊头蝠、中菊头蝠、果树蹄蝠、普通长翼蝠、东长翼蝠和琉球长翼蝠。利用针对病毒RNA-dependent RNA polymerase(RdRp)基因的RT-PCR检测技术,发现了多种α-冠状病毒,包括BtCoV HKU2, BtCoV HKU8, BtCoV 1, BtCoV HKU7和BtCoV HKU10。该矿洞发现的大多数病毒序列与已知冠状病毒种的相似度在80-99%。此外还发现了两株未定种的α-冠状病毒和一株新的SARS-like冠状病毒,以及一株新的β-冠状病毒。这些发现暗示了多种蝙蝠冠状病毒在不同蝙蝠之间的普遍感染。进一步研究发现,调查的六种蝙蝠中均存在着多种冠状病毒共感染的情况,这种共感染为病毒的重组和新病毒的产生创造了极其有利的环境。综上所述,本研究为进一步证明蝙蝠是冠状病毒的自然宿主,且是人畜共患病毒的重要来源提供了可靠的证据。

A six-year descriptive epidemiological study of human coronavirus infections in hospitalized patients in Hong Kong

2016, 31(1): 41 doi: 10.1007/s12250-016-3714-8

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We conducted a six-year epidemiological study on human coronaviruses (HCoVs) circulating in Hong Kong, using 8275 nasopharyngeal samples from patients with acute respiratory tract infections. HCoVs were detected in 77 (0.93%) of the samples by a pan-HCoV RT-PCR assay. The most frequently detected HCoV species was HCoV-OC43 (0.58%), followed by HCoV-229E (0.15%), HCoV-HKU1 (0.13%) and HCoV-NL63 (0.07%). HCoVs were detected throughout the study period (September 2008–August 2014), with the highest detection rate from September 2010 to August 2011 (22/1500, 1.47%). Different seasonal patterns of each HCoV species in Hong Kong were noted. HCoV-OC43 was predominant in the fall and winter, whereas HCoV-HKU1 showed peak activity in winter, with a few cases occurred in spring and summer. HCoV-229E mainly occurred in winter and spring, while HCoV-NL63 was predominant in summer and autumn. HCoVs most commonly infect the elderly and young children, with median age of 79.5 years (range, 22 days to 95 years). Intriguingly, the detection rate of HCoV-OC43 in the age group of > 80 years (26/2380, 1.09%) was significantly higher than that in the age group of 0–10 years (12/2529, 0.47%) (P < 0.05). These data provides new insight into the epidemiology of coronaviruses.

冠状病毒S蛋白慢病毒假型的比较及猪冠状病毒的细胞趋性

王京京, 邓凤, 叶刚, 董婉玉, 郑安君, 何启盖, 彭贵青

2016, 31(1): 49 doi: 10.1007/s12250-015-3690-4

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冠状病毒表面糖蛋白在受体绑定和细胞入侵中有很重要的作用。不同冠状病毒与其特异受体相互作用入侵宿主细胞。通过比较纤突蛋白(S)的慢病毒假型来分析各种冠状病毒的细胞入侵效率。我们的研究结果表明不同冠状病毒的S蛋白在调节假病毒感染中表现出不同的效率。而且,TGEV 和 PEDV 的细胞趋性分别用其活病毒和假病毒进行验证。TGEV 和 PEDV活病毒和假病毒都可有效地感染Vero-CCL-81 (猴肾),Huh-7 (人肝脏) 和PK-15 (猪肾) 细胞。 TGEV 可有效感染CCL94 (猫肾) 细胞,然而,PEDV却不感染。总而言之,我们的研究为病毒入侵机制提供了新的见解,并为抗病毒药物筛选提供了基础。

鸡传染性支气管炎病毒感染雏鸡引起的TLR和MDA5信号通路应答

何怡宁, 谢智文, 戴锦龙, 曹艳杰, 侯金莲, 郑衍生, 韦天超, 磨美兰*, 韦平*

2016, 31(1): 57 doi: 10.1007/s12250-015-3696-y

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鸡传染性支气管炎病毒(IBV)属于冠状病毒科Gamma冠状病毒属成员,引起鸡发生急性高度接触传染性呼吸道疾病。固有免疫对宿主防御IBV至关重要。本研究探讨了IBV与宿主固有免疫系统的相互作用。感染后3-5天(dpi)及8 dpi气管和肾脏分别出现严重的组织病理变化。1-11和1-28 dpi气管和肾脏的IBV病毒载量分别很高。气管和肾脏组织中Toll样受体3(TLR3)和TLR7及其接头分子诱导干扰素(IFN)-β的含TIR结构域的接头蛋白(TRIF)的mRNA在3-8和21 dpi上调表达。感染早期髓样分化主要应答蛋白88(MyD88)的mRNA仅在气管中上调表达。肿瘤坏死因子受体相关因子(TRAF)3和TRAF6在两种组织中均上调表达。此外,黑色素瘤分化相关蛋白5(MDA5)、实验室遗传与生理相关因子2(LGP2)、干扰素基因的刺激因子(STING)和线粒体抗病毒信号蛋白(MAVS),以及TANK结合激酶1(TBK1)、κB激酶抑制剂(IKK)?、IKKα、IKKβ、干扰素调节因子(IRF)7、核转录因子κB(NF-κB)、IFN-α、IFN-β、各种白介素(ILs)和巨噬细胞炎性蛋白1β(MIP-1β)均在气管中显著上调表达,但在肾脏中下调表达。以上结果表明,IBV感染后引起TLR和MDA5信号通路以及固有免疫细胞因子的应答。此外,感染早期气管中这些信号通路分子以及细胞因子均一致积极地对抗IBV感染,但肾脏中的反应则相反并且相当复杂。

中国多种蝙蝠α和β冠状病毒的检测与鉴定

徐琳, 张富强, 杨卫红, 江庭磊, 卢冠军, 何彪, 李兴宇, 胡廷松, 陈刚, 冯云, 章域震, 范泉水, 冯江, 张海林, 涂长春*

2016, 31(1): 69 doi: 10.1007/s12250-016-3727-3

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目的:调查我国部分地区,尤其是尚未报道过的西藏和东北地区蝙蝠携带冠状病毒的情况。 方法:通过RT-PCR方法筛查蝙蝠组织样品,获得冠状病毒的阳性率,扩增其部分或全长基因组序列, 进行序列比对及系统进化分析,并分析其生态学分布。 结果:在吉林省、辽宁省、云南省、广东省和西藏自治区共采集8种蝙蝠951只,RT-PCR检测发现50份肠道组织显示为阳性,阳性率为5.3%。基于部分RNA聚合酶(RdRP)基因序列进行系统进化分析,发现8条序列属于α冠状病毒,42条序列属于β冠状病毒。对这50个病毒的代表株进行RdRP基因序列的PCR扩增,成功获得13条序列的完整RdRP;进一步扩增得到其中3条的全基因组序列(JTAC2、JTMC15和JPDB144),且SARS样病毒JTMC15在非结构蛋白3(nsp3)和基因8都出现罕见缺失。 结论:首次在西藏发现蝙蝠携带的冠状病毒;首次在东北地区进行冠状病毒的调查,发现蝙蝠携带的SARS样冠状病毒。
Letter

实时定量荧光PCR法监测蝙蝠中SARS样冠状病毒的动态变化

王媚娘, 张玮, 高玉涛, 胡犇, 葛行义, 杨兴娄, 张云智, 石正丽

2016, 31(1): 78 doi: 10.1007/s12250-015-3703-3

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研究已经证实蹄蝠种群携带有极其丰富的SARS样冠状病毒,其中某些病毒甚至被推测具有从蝙蝠传播到人的潜能。为了解这些病毒在蝙蝠中的流行情况,本研究设计了两套分别针对SARS样冠状病毒的N和RDRP基因的保守区域的探针引物,建立了用实时定量法检测这类病毒在自然种群中流行情况的方法。采用这两套方法,我们对2011年到2014年期间从云南一蹄蝠聚居的山洞中采集的粪便样品进行了定量检测。结果表明,虽然不同的粪便颗粒中病毒的丰度波动没有规律可循,但总的看来,整个蹄蝠种群携带的SARS样冠状病毒的丰度有明显的季节性的波动,在夏末至秋季的样品中的病毒丰度明显高于其他季节。我们的研究结果将为进一步研究和分析SARS样冠状病毒的动物性传染的可能提供理论依据。

Risk factors for severity and mortality in patients with MERS-CoV: Analysis of publicly available data from Saudi Arabia

2016, 31(1): 81 doi: 10.1007/s12250-015-3679-z

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To date, Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV) has affected over 1600 individuals in 26 countries across the globe, claiming 40% lives and thus poses a great public health challenge to the Middle East and elsewhere. Risk factors for mortality and severity among MERS patients are poorly understood. To address this, the author analysed a large dataset from Saudi Arabian Ministry of Health (MOH) in order to explore key risk factors for mortality and severity, and found that people with certain co-morbid conditions (diabetes, hypertension, renal disease, malignancy, miscellaneous conditions) were at particularly higher risk of dying or suffering severe outcome of MERS-CoV.

两管多重实时荧光定量PCR同时检测六种人类冠状病毒

牛培华, 沈军, 朱娜, 陆柔剑, 谭文杰

2016, 31(1): 85 doi: 10.1007/s12250-015-3653-9

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建立了一种两管同时检测六种人类冠状病毒的实时荧光定量PCR方案,为感染的筛查与临床诊断应用的提供了敏感特异的核酸检测方法。本研究建立了两管三重的荧光定量RT-PCR检测技术方法,分别与前期建立的单重荧光定量RT-PCR检测方法和多重方法做了比较,并且采用346份临床样本和MERS感染动物实验样本做了临床验证。结果显示:三重新建立的多重检测方法最低检测限均能达到10 拷贝/ul,且与其他常见呼吸道病毒的阳性样本均无交叉反应,特异性良好。对临床样本的验证中, NL63, 229E, OC43,HKU1检出数为24 (6.94%)最常见的是229E (10/346, 2.89%).采用MERS病毒毒株感染猴子作为样本检测结果均为阳性。本研究所建立的两管三重荧光定量RT-PCR检测技术方法用于冠状病毒感染的实验室诊断,具有较高灵敏度与特异性及适用性。

Camel exposure and knowledge about MERS-CoV among Australian Hajj pilgrims in 2014

2016, 31(1): 89 doi: 10.1007/s12250-015-3669-1

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In this study, the authors evaluated Australian pilgrims’ knowledge and perceptions regarding the risk of MERS-CoV and camel contact at Hajj. Moreover, the authors assessed their practice regarding contact with camels during Hajj. This is the first study which has assessed the actual practice of the pilgrims’ contact with camels during Hajj. This study involved two cross-sectional surveys among Australian pilgrims aged ≥ 18 years, before and after Hajj in 2014. The first survey was conducted 1 month before Hajj among departing pilgrims. Participants were met at weekly pre-Hajj seminars run by travel agents and were invited to take part in the survey. The second survey was conducted immediately after the pilgrims’ return to Australia (post-Hajj study). Participants were recruited in selected Muslim suburbs during community gatherings in mosques or Islamic centres. In conclusion, many Australian Hajj pilgrims are not aware of MERS-CoV in Saudi Arabia, and some of them engage in activities that may put them at risk of MERS-CoV; therefore, there is a need for improved awareness among Hajj pilgrims and other travelers to the Middle East regarding MERS-CoV.
PERSPECTIVE

六种人类冠状病毒的流行现状、起源及防控措施

刘兰兰, 汪涛, 陆家海

2016, 31(1): 94 doi: 10.1007/s12250-015-3687-z

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冠状病毒广泛分布于自然界中,其宿主包括多种哺乳动物和鸟类,尤其是蝙蝠和野鸟。冠状病毒感染人体后,可涉及多种器官,造成不同疾病,包括呼吸道疾病,肝脏疾病,肠道疾病及神经系统疾病等。2003年重症急性呼吸道综合征及2012年中东呼吸综合征的暴发促使人们发现了许多冠状病毒,并对其进行测序。目前,国际病毒分类学委员会将冠状病毒分为α,β,δ ,γ四类。病毒复制过程中同源或异源重组的倾向、病毒RNA的高度变异等特性致使冠状病毒跨物种传播,尤其是动物-人之间的传播,对人类健康造成严重威胁。截至目前,仍无有效的疫苗和特异性的抗病毒药物。因此,对于人类冠状病毒而言,防控依然是首要任务。本文对6种人类冠状病毒的流行现状、起源及防控措施进行阐述,为冠状病毒的防控提出一些建议。