人冠状病毒OC43、HKU1的研究进展

聂丽娜 肖敏敏

1 皖南医学院研究生学院，安徽省芜湖市 241000； 2 芜湖市第二人民医院

冠状病毒属冠状病毒科，是具有包膜结构的单链正股RNA病毒，冠状病毒基因组中含有26 000～32 000个碱基，是已知RNA病毒基因组中最大的，其“冠状病毒”的术语是源于电子显微镜下冠状病毒的外观结构，因病毒包膜上尖刺状的突起形似皇冠或日冕而得名[1]。冠状病毒根据血清及遗传特性进一步分为α、β、γ、δ四群，α、β群主要感染对象为人类及哺乳动物[2]。迄今共发现了7种人冠状病毒，均属α、β群，其中α-冠状病毒为：HCoV-NL63、HCoV-229E，β-冠状病毒为：HCoV-OC43、HCoV-HKU1、SARS-CoV、MERS-CoV和SARS-CoV-2[3-4]。本论文就两种人冠状病毒HCOV-OC43、HKU1的研究进展进行以下综述。

1 人冠状病毒HCOV-OC43、HKU1的发现

1.1 人冠状病毒HCOV-OC43的发现 1967年来自美国马里兰州贝塞斯达国立卫生研究院的McIntosh K等通过人胚胎气管组织培养技术及电子显微镜检测发现了6株形态学上类似于鸡传染性支气管炎病毒(IBV)的病毒，当时暂时命名为“IBM-like”病毒[5]。随后McIntosh K等又发现小鼠肝炎病毒(MHV)与阴性染色制剂中的“IBM-like”病毒组成员形态相同，他们便将6株“IBM-like”病毒接种于新生小鼠体内，其中有两种毒株接种小鼠发生了脑炎，这两种病毒株被命名为OC38和OC43[6]。因HCoV-OC43株最容易培养，20世纪60年代至90年代的后续相关研究只针对这类菌株，其他分离株(如OC38)不幸遗失，多年来，HCoV-OC43便成了这一类病毒的种名[7]。

1.2 人冠状病毒HCOV-HKU1的发现 2005年初来自香港大学的Woo PC教授等发现一种新的人冠状病毒，并进一步对该病毒进行了全基因组分析及测序，因该冠状病毒在香港大学研究发现，故将其命名为HKU1[8]。

2 冠状病毒HCOV-OC43、HKU1的基因组结构

2.1 HCOV-OC43的基因组结构 HCoV-0C43的基因组序列全长大约为30 738bp，碱基对GC百分比大约 36.9%。基因组的5’端前2/3部分有2个重叠的开放阅读框，分别为ORF1a和ORF1b，非结构蛋白由其编码。 基因组后约1/3的3’端基因序列可编码结构蛋白，如S、E、M及N蛋白。S蛋白可与N-乙酰神经氨酸特异结合，通过诱导病毒包膜与细胞膜融合作用引起细胞免疫。M蛋白能决定病毒粒子的组装及出芽位点；E蛋白部分功能与M蛋白相似，也可触发病毒粒子的组装，同时也有研究指出，E蛋白可能与细胞凋亡相关；N蛋白，又名核衣壳蛋白，与病毒RNA结合形成核衣壳，可引发细胞免疫[9-10]。

2.2 HCOV-HKU1的基因组结构 HCOV-HKU1的基因组大小为29～30kbp，GC含量约为32%，在所有已知冠状病毒全基因组中含量最低。与其他冠状病毒的基因组结构相似，其基因组特征性结构从5’到3’端依次为2个重叠开放阅读框ORF1a和ORF1b、S(Spike gene)、E(Envelope gene)、M(Membrane gene)和N(Nucleocapsid gene)，分别编码S、E、M及N蛋白[11]。S 蛋白是冠状病毒主要的抗原蛋白，可与宿主特异性受体结合，介导膜融合、决定感染范围，并可影响病毒的毒力。E 蛋白是最主要的结构蛋白，在病毒的成熟发展中有重要作用。M 蛋白的含量最丰富，主要作用是维持病毒包膜的形状。N 蛋白则构成病毒的核衣壳[12]。HCOV-OC43、HKU1的基因结构[13]见图1。

图1 HCOV-OC43、HKU1的基因结构

3 冠状病毒HCOV-OC43、HKU1与疾病的关系及流行情况

3.1 HCOV-OC43、HKU1与疾病的关系 冠状病毒可在动物中引起多种疾病，包括呼吸道感染、肠胃炎以及中枢神经系统疾病等，HCoV-HKU1与上呼吸道感染、下呼吸道感染均有关联，对于上呼吸道感染，大多数患者表现为发热、流涕和咳嗽，下呼吸道感染以发热、咳痰、呼吸困难为常见症状，大多数HCoV-HKU1感染是自限性的，只有少数肺炎患者报告死亡。亦有研究表示，HCoV-HKU1感染可能与发热惊厥、肝炎相关，但仍有待确定[7,11]。HCoV-OC43感染后，亦主要表现为上呼吸道感染，如鼻塞、咽痛和喉部不适等，但是相关研究证明，HCoV-OC43能使婴幼儿及老年免疫低下患者表现出支气管炎、肺炎等下呼吸道感染症状，此外HCoV-OC43还可能证明具有神经侵袭性，可能导致致命性脑炎[14-15]。

3.2 HCOV-OC43、HKU1的流行情况 HCoV-OC43和HCoV-HKU1感染在全球范围内普遍存在，四季均有病例报道，夏季及早秋季节少见，秋冬季及早春季节多发，HCoV-OC43的检出率为0.05%～12.52%，HCoV-HKU1检出率为0.3%～4.4%[16]。Lu R等[17]对北京地区急性上呼吸道感染患者的研究显示，OC43发病率为4.3%，HKU1发病率为1.6%，四季均有发病。Walsh EE等[18]在美国纽约地区一项为期4年关于HCoV-229E、HCoV-OC43感染的相关研究中分析得出，OC43感染率为2.3%～11.4%，以冬季多发。Ren L等[19]对北京地区8 396例成人呼吸道感染患者的研究得出，OC43阳性50例(0.6%)，高峰出现在6月，HKU1阳性14例(0.2%)，高峰为2、3及7月。Bouvier M等[20]对美国呼吸道感染联盟902例呼吸道患者的研究分析显示，OC43 28例(3.1%)， HKU1 13例(1.4%)，发病高峰出现在2月。在另一项北京地区559例急性上呼吸道感染患者的HCoV-OC43研究中，Hu Q等[21]得出以下结论，HCoV-OC43的当地感染率约为12.52%，以秋季为多发季节。Gaunt ER等[22]对2006年7月—2009年6月在英国爱丁堡收集的11 661份诊断性呼吸道样本进行了分析得出，冠状病毒感染在12月—4月有明显的冬季季节性，OC43检出率为9.5%，HKU-1检出率为5.2%。美国明尼苏达州梅奥临床试验室的Rucinski SL等[23]针对HCOV-229E、HCOV-HKU1、HCOV-NL63和HCOV-OC43的研究显示，HCOV-HKU1检出率为1.1%，HCOV-OC43检出率为1.2%，其中夏季和初秋检出率最低，而冬季及早春发病率最高。Kanwar A等[24]对美国俄亥俄州成人呼吸道感染患者HCoV-HKU1的检测研究指出，成人呼吸道感染中HCOV-HKU1的检出率为1.6%，其发病高峰为2、3月份。

4 冠状病毒HCOV-OC43、HKU1的实验室诊断

冠状病毒的病原学检测方法主要包括病毒分离培养、血清学检测、核酸检测等。

4.1 病毒分离培养 病毒分离培养是冠状病毒病原学检测的金标准，但由于病毒分离必须在高等级生物防护实验室进行，且实验周期长，灵敏度较低，故难以用于早期快速诊断，因此不作为首选及常规的检测手段[2,25]。

4.2 血清学检测 冠状病毒血清学检测是基于病毒感染机体后产生的抗原抗体反应，检测方法主要包括：酶联免疫吸附试验(ELISA)、免疫荧光抗体试验(IFA)、蛋白质印迹法、化学发光法(CLIA)、胶体金法等。因抗原抗体反应除受试剂本身的灵敏度特异性影响外，还与机体本身疾病严重程度、是否存在免疫抑制等相关，检测结果可出现假阳性及假阴性，目前主要作为核酸的辅助诊断方法[26]。

4.3 核酸检测 核酸检测方法具有快速、灵敏度和特异度高等优点，目前已成为冠状病毒检测的主流检测方法，其中主要包括逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)、逆转录环介道等温扩增(RT-LAMP)等，因冠状病毒主要引起呼吸道感染，故检测标本主要为鼻咽抽吸物、支气管肺泡灌洗液、支气管洗液和咽拭子[27]。

5 总结与展望

在人类疾病中, 呼吸道感染最为常见，严重感染者可致死亡，而其中冠状病毒感染占有重要作用，2003年SARS-COV、2012年MERS-COV以及2019年底SARS-CoV-2的爆发流行引起了全世界对冠状病毒的极大关注。在人类目前发现的7种冠状病毒中，虽然HCoV-OC43、HCoV-HKU1通常引起较为轻微的呼吸道症状，但在婴幼儿、老年人等免疫低下及缺陷者亦可引起较严重的临床症状。自两种人冠状病毒HCoV-OC43、HCoV- HKU1发现至今，全世界范围内的学者们对两种病毒进行了广泛的研究和探索, 也取得了一定的结果及进展，但对于这两种冠状病毒更全面的致病机理、传播变异方式、临床表现、流行病学特征以及诊断治疗等方面都还需要更加深入及透彻的研究，在当前新冠疫情仍在全世界范围侵袭人类健康的情况下，希望通过此类研究造福于人类，为预防再次暴发人类冠状病毒大流行及为暴发发生后提供防控及治疗依据。