【3.1.1.4】新冠的结构
所有病毒都是寄生虫，只能在细胞内繁殖。因此，它们与细菌和真菌有很大不同，细菌和真菌是自我繁殖的，通常在土壤、水、有机废物、污水或生物体内。
动植物病毒分为两大类，一类是遗传物质是长DNA分子，另一类是遗传物质是RNA分子。DNA 病毒包括疱疹病毒、腺病毒和疣病毒。冠状病毒因其在电子显微镜下观察到的“类似太阳”的形状而得名，它们使用RNA分子来编码它们的基因，流感病毒、HIV和鼻病毒（普通感冒）也是如此。SARS-CoV-2 是导致 COVID-19 的病毒，可感染哺乳动物和鸟类。它与导致早期SARS（严重急性呼吸系统综合症）和MERS（中东呼吸系统综合症）爆发的病毒密切相关。
冠状病毒颗粒由长RNA聚合物紧密堆积在颗粒中心组织，并被保护性衣壳包围，保护性衣壳是重复蛋白质分子的晶格，称为外壳或衣壳蛋白。在冠状病毒中，这些蛋白质被称为核衣壳（N）。冠状病毒核心颗粒进一步被由脂质（脂肪）制成的外膜包膜包围，并插入了蛋白质。这些膜来源于病毒最后组装的细胞，但经过修饰以包含特定的病毒蛋白，包括刺突蛋白 （S）、膜 （M） 和包膜蛋白 （E）。
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外膜中的一组关键蛋白质从颗粒中伸出，称为刺突蛋白 （S）。正是这些蛋白质被宿主细胞上的受体蛋白识别，这些受体蛋白将被感染。
通过暴露于70%乙醇或90%异丙醇（外用酒精）、过氧化氢溶液、次氯酸盐漂白剂、肥皂和洗涤剂，以及紫外线和高温烹饪，冠状病毒颗粒会迅速灭活和杀死。
冠状病毒主要通过一种称为血管紧张素转换酶 2 （ACE2） 的酶的受体感染人肺细胞。ACE2 是血管紧张素转换酶家族的成员，其中包括 ACE，为此，许多美国人服用由抑制 ACE 作用的化学物质组成的血压药物。作为导致病毒感染的第一步，病毒刺突蛋白识别并结合ACE2受体。然后将病毒掺入肺细胞中，病毒RNA被释放到细胞质中。病毒RNA分子招募细胞器官来制造数千个病毒RNA拷贝，并指示细胞合成数十万个核衣壳、膜、包膜和刺突蛋白。它们组装成新的病毒颗粒，从细胞表面膜中萌芽。细胞释放新形成的病毒颗粒，传播感染并最终死亡。
病毒检测
病毒RNA分子的核苷酸序列在人类DNA或RNA序列中未被发现。因此，测试病毒的存在，测试组织样本中病毒RNA序列的存在。目前的检测技术称为“RT-PCR”。RT 代表逆转录酶，一种将 RNA 序列复制到 DNA 序列中的酶。PCR代表聚合酶链反应，它复制和扩增DNA序列以进行后续分解，以确定原始RNA聚合物中串在一起的单个核苷酸的顺序。这些试剂盒还需要称为引物的短 DNA 序列，这些序列是在实验室中合成的。
这些检测的存在证明了联邦国立卫生研究院、美国国家科学基金会和能源部资金在基因组学和测序技术方面的先前投资价值。该测试需要足够的两种酶和引物、用于在高温下运行反应的专用仪器以及训练有素的人员。全国数百所学院和大学提供所需的培训，但不提供进行测试的实际员工。提高能力以执行数百万次测试需要数十亿美元的直接投资。
一种更传统的病毒感染测试是存在与病毒结合的抗体（详见下文）。此类测试可识别现在健康但以前被感染过的个体。抗体检测需要少量血液，比目前的核苷酸测序检测要快得多。在疫情爆发初期，RT-PCR和基于抗体的检测的缺失和/或实施不力，是我们的医疗保健/公共卫生系统未能为病毒爆发做好适当准备的原因之一，尤其是在经历了SARS和MERS病毒之后。
免疫系统和疫苗开发
我们的血液、淋巴和器官是免疫系统白细胞的宿主，它们不断检查病毒、细菌、真菌、寄生虫、肿瘤细胞和毒素等外来元素的存在。这些白细胞是在骨髓中产生的。
一种类型的白细胞称为 B 细胞。B细胞对特定病原体具有特异性，并分泌检测该病原体的抗体。抗体是与外来抗原结合、使其失活和/或靶向被其他白细胞破坏的蛋白质。当一个人被外来物质感染时，B细胞将开始制造抗体并将其排泄到血液中，以识别病原体的外表面。对于病毒，通常识别的是刺突蛋白。一些与病毒刺突蛋白结合的抗体可以防止病毒颗粒感染细胞。其他白细胞（巨噬细胞）可以吞噬这些受损的颗粒，将它们从循环中移除。B细胞还可以保留识别过去病原体的抗体的“记忆”，并且在再次暴露的情况下，产生更快、更有效的反应。
第二类白细胞被称为“杀手”细胞。其中一些白细胞可以识别被病毒感染的细胞并杀死这些细胞。您在呼吸道感染中咳出的痰液中充满了被杀伤性白细胞裂解的受感染细胞的碎片。
预防感染的最佳方法之一是用疫苗刺激免疫系统。例如，脊髓灰质炎疫苗由灭活的病毒颗粒组成。这些无法引发感染，但被免疫系统的白细胞识别。在几周内，识别病毒的白细胞在体内繁殖。这些白细胞合成并分泌抗体，这些抗体可以与疫苗中的病毒结合。如果个体随后暴露于传染性脊髓灰质炎病毒，则循环抗体已经存在，并且能够灭活感染颗粒。这种免疫力可能会持续数十年，尽管这取决于抗原。
开发疫苗需要大量病毒，通常是在动物身上，或在大规模的组织培养中。这些病毒被辐射、热或化学物质灭活，或者来自基因弱化的毒株。另一种选择是不是纯化完整的病毒，而是纯化分离的病毒蛋白，如刺突蛋白。这更安全，更容易扩大规模，但免疫系统对分离蛋白质的反应通常不如对完整病毒颗粒的有组织晶格的反应那么强大。最近的一种策略涉及向个体注射编码病毒蛋白的RNA或DNA。这些核酸可以单独给药，也可以通过人造载体给药，帮助将物质输送到体内。然而，在任何策略中，都需要足够的材料来向数百万人注射合理的剂量。
但在这样做之前，必须知道疫苗可以刺激保护性免疫反应。这需要招募人类志愿者接种疫苗，然后接受传染性病毒的挑战。所有这些都需要时间、熟练的人员和金钱。然而，如果有足够的投资，在大多数情况下，成功的可能性很大。请注意，疫苗接种通常是预防性的——大多数疫苗不能为已经感染的人提供缓解。
参考资料
