关于新冠病毒科学防治策略的一场视觉之旅

世界各地的科学家们已经联合起来对抗共同的敌人—— 由新型冠状病毒SARS-CoV-2引起的新冠肺炎。他们的目标是什么？那就是，通过共同努力，快速开发短期和长期解决方案，以减缓并最终阻止新冠肺炎疫情的蔓延。

以下图片集合展示了各种概念，从再利用现有药物到开发疫苗，再到寻找对抗冠状病毒的全新方法。

短期内，研究人员主要关注现有药物的再利用。现有药物随时可用，而且研究人员熟知其安全性和作用机制。对新冠肺炎患者进行的小样本研究表明，一些现有药物可能会有所帮助。但问题仍然存在。严格对照的大规模研究将帮助科学家确定如何恰当使用现有药物来治疗新冠肺炎患者。

长期来看，科学家的目标是制定专门针对新冠肺炎的新型干预措施。与再利用现有药物相比，研发全新药物需要更长时间。疫苗可能需要12至18个月才能获得批准。发现和开发针对冠状病毒的新型抗病毒药物可能需要花费数年时间。一旦研究人员成功，那么新冠肺炎将成为历史。

我们能否使用已有药物抑制过度活跃的免疫系统？

一些重症新冠肺炎患者可能出现病毒触发的免疫系统过度反应，而非病毒本身造成的损害。如图所示，这种过度反应会影响肺部。它导致肺泡壁出现粘连并阻止氧气进入血流。（图片由 Mark Mazaitis 提供）

许多科学家和医生都想知道，有没有已批准用于治疗其他疾病（癌症、关节炎、疟疾）的药物，也能够帮助患者摆脱呼吸机和重症监护病房。

并非所有新冠肺炎患者都会出现严重反应，但病情严重的患者可能出现对病毒的过度反应，而非病毒本身造成的损害。免疫系统一旦识别出入侵的病毒，会发出信号雨来触发免疫细胞进行攻击。某些情况下，出于未知的原因，阵雨会变成破坏性风暴，使患者面临危急情况。

在肺部，这种过度反应会导致肺泡壁粘连。粘连会阻止氧气进入血流，进而导致其他器官缺氧。这种情况被称为急性呼吸窘迫综合征。缺氧和免疫系统过度反应会对人体造成严重损伤。

不过，一些现有药物可发挥保护伞的作用，阻断免疫信号雨并减缓失控的免疫反应。包括诺华在内的一些公司便拥有几种已获批用于治疗其他疾病的药物，能够发挥上述作用，或者至少抑制免疫系统。为了确定这些药物对治疗新冠肺炎是否安全有效，来自制药行业的科学家们正在与医学研究人员合作，在临床对照试验中研究这些药物对患者的疗效。

短期内，随着试验的开展和结果的出现，这些药物有望成为重症新冠肺炎患者的安全、有效的治疗方法。有效治疗方法的推出能够帮助医学界解决对控制新冠肺炎疫情的需求。

现有药物能否阻止病毒复制？

一些现有药物可通过干扰多步病毒复制过程来阻止新冠肺炎病情发展。例如，药物可能会阻止病毒吸附和侵入细胞（左上方），或者阻止病毒将内容物释放到细胞中（右下方）。此类疗法可以防止感染的发展和恶化。（图片由 Mark Mazaitis 提供）

为了引起感染，冠状病毒首先会吸附在人体细胞的外部，然后穿透细胞膜。一旦进入内部，病毒就会释放其内容物，并且操纵细胞内用于制造蛋白质大分子的装置。

这只是序曲。就像爵士舞，步伐开始变得错综复杂，包括蛋白质切割、重复复制等等。

具有所谓“抗病毒特性”的现有药物有可能阻断该过程中的不同步骤。例如，一种药物可能通过阻断病毒与细胞的最初吸附来阻止病毒侵入细胞。另一种药物可能改变细胞的内部环境，使病毒更难以释放其内容物。

现有药物当初不是为冠状病毒设计的，其结构也未经优化以干扰新冠肺炎病毒的复制。尽管如此，它们仍可能具有一般抗病毒作用从而能够帮助病患。全球科学界正在严格测试这些概念，深入了解新冠肺炎患者对这些药物的反应。

例如，来自诺华的科学家正在与医学研究人员合作，支持相关临床试验，并捐赠基于科学依据可能对患者有帮助的药物。同时，诺华也在开展自己的试验，以进一步了解哪些药物对哪些患者有效以及背后的原因。这些试验还可以帮助研究人员了解何时不宜使用现有药物，因为个体差异可能影响对药物的反应。

科学家能否开发疫苗来预防感染？

疫苗通过训练身体从而产生中和抗体（图中以蓝色显示）来预防病毒感染，这些抗体可以立即识别病毒，然后覆盖病毒用来吸附和侵入细胞的尖峰结构，使其失活。一个新冠肺炎疫苗能够使全球广泛免疫成为现实。（图片由 Mark Mazaitis 提供）

几家公司和学术机构已经开始开发潜在的新冠肺炎疫苗，保护人们免于感染*。几种实验性疫苗甚至已经进入临床试验阶段。

疫苗将病毒或病毒的一部分输入人体。人体免疫系统自会识别病毒并产生抗体，抗体会附着到疑似入侵体并使其失活。大多数疫苗都止步于人体试验，即使它们在实验室研究中看起来很有希望。所以我们必须同时开发多种方法。

参与疫苗开发的科学家估计，新冠肺炎疫苗有望在12 至18个月内开发成功并获批。在此期间，研究人员将在少数人群中测试候选疫苗以确定安全性，然后在数量更多的人群中确定疫苗是否会产生中和抗体。研究人员在接种疫苗后需要等待数周或数月时间，然后才能比较接种者与非接种者的血液，看看他们对病毒的免疫反应有何不同。如果疫苗具有积极作用，就需要在大量人群中进行测试，以确保安全性和持久的免疫反应。

科学家还须解决如何生产疫苗、如何分发疫苗，以及提供一次性接种还是一系列加强接种等问题。一旦疫苗研发成功，将提供实实在在的益处，但由于其开发的复杂性，使得短期内对安全有效的抗病毒药物的需求变得更为迫切。

研究人员能否通过发现新药来避免出现下一波疫情？

科学家已经发现几种已知冠状病毒的共同弱点。这些病毒都会产生一种装置（图中以橙色显示），类似于分子剪刀，对于病毒复制起关键作用。卡住这些剪刀或可切断冠状病毒感染的路径。（图片由 Mark Mazaitis 提供）

冠状病毒有几个共同点。例如，它们在显微镜下看起来呈皇冠状外观（拉丁文“corona”），因为其表面有突出的尖峰。

此外，它们还有一个共同弱点。这些引起非典、中东呼吸综合征、部分普通感冒以及新冠肺炎的病毒都依赖一种装置。这种装置是一组专用分子剪刀，称为 Mpro 或主要蛋白酶，对于冠状病毒复制起关键作用。

各种冠状病毒共有的分子剪刀使其成为首选药物靶标。未来几年内，另一种危险的冠状病毒很可能出现。一种针对多种冠状病毒的共有特征的抗病毒药有望抵御下一代冠状病毒。

诺华的研究人员已经与其他医药科学家和学术机构合作，试图卡住这些分子剪刀。诺华研究人员秉承开放的科学精神，在不断积累认知的同时分享理念、资源和线索。尽管如此，发现和开发全新药物仍可能需要多年时间。不过，一旦研发成功，人类就能为下一次冠状病毒爆发做好充分准备。