新冠病毒秘密檔案 -科學人雜誌
醫學

新冠病毒秘密檔案

2020-09-01 菲謝蒂 ( Mark Fischetti )
新冠病毒引發全球大流行,目前科學家已了解哪些相關知識?

感染機制

-病毒入侵和免疫反應-

當新冠病毒顆粒進入口鼻,會在呼吸道中飄浮,直到接觸擁有第二型血管收縮素轉化?(ACE-2)受體的肺細胞。新冠病毒與肺細胞結合後,會利用胞器來進行自我複製。接著,細胞因大量釋出新冠病毒而死亡,新冠病毒會再侵入其他細胞。受感染細胞向免疫系統發出警報,試圖中和或破壞新冠病毒,不過新冠病毒能抑制或是攔截這些警報以爭取時間,在感染者出現症狀之前盡可能地繁殖。

對抗病毒

-藥物治療和疫苗接種-

目前業界和學術實驗室都如火如荼研究可能對抗新冠肺炎的藥物,數量已達100多種。大多數藥物無法直接摧毀新冠病毒,但是能干擾新冠病毒的運作,好讓免疫系統清除它們。抗病毒藥物常見的運作模式有以下幾種:阻止病毒附著於肺細胞表面、遏止病毒在受感染細胞中複製,或是抑制免疫系統的過度反應(這種反應有時會引起嚴重症狀)。此外,接種疫苗則能讓免疫系統迅速而有效地預防日後的感染。

▲基因機器:新冠病毒顆粒的直徑約100奈米,需透過電子顯微鏡才能觀察。新冠病毒會經由口鼻進入人體,其外型如球體(參見右頁的橫切面),外殼由脂質膜與嵌合其上的蛋白質所構成,可保護內部纏繞的RNA鏈,而RNA攜帶了新冠病毒的遺傳密碼。突出於新冠病毒表面的棘蛋白可附著在人類細胞上(人類細胞比病毒大上幾百倍),隨後再伺機侵入細胞。新冠病毒的名稱源自於棘蛋白的皇冠外觀,而結構蛋白包括核殼蛋白、膜蛋白與套膜蛋白,可在宿主細胞內移動,協助形成新的新冠病毒顆粒形成。


新型冠狀病毒(SARS-CoV-2,簡稱新冠病毒)及其引起的嚴重特殊傳染性肺炎(COVID-19,簡稱新冠肺炎)仍有許多未解謎團,不過科學家已在極短時間內,累積大量扎實而詳細的知識。


地球上可能存在成千上萬種冠狀病毒。其中四種會引起一般常見的感冒,而另外兩種冠狀病毒已經引發令人驚恐的大規模疫情:2002年爆發的嚴重急性呼吸道症候群(SARS),造成全球超過770人喪生;2012年出現的中東呼吸症候群(MERS),奪走了800多條性命。SARS在一年內就消失蹤影,但是MERS依然徘徊人間。


這次新出現的冠狀病毒引發更為致命的大流行,原因之一是潛伏期非常長。感染SARS冠狀病毒的患者在出現發燒、乾咳等症狀後的24~36個小時才具有傳染力,因此可先行隔離患者以避免傳染他人。然而,新冠肺炎患者卻在未出現明顯症狀之前就會開始傳播新冠病毒。由於患者並未感到不適,因此會持續工作、通勤、購物、外出用餐以及參加聚會,同時散佈新冠病毒,讓病原體充斥在活動空間裡。


更棘手的是,新冠病毒可長時間潛伏於人體,因為這種冠狀病毒能夠利用基因組來產生特定蛋白質,阻礙人體的免疫系統偵測受感染細胞發出的警訊。同時,新冠病毒暗中持續複製,導致肺細胞死亡。最後當免疫系統確實偵測到警訊時,卻可能會過度反應,扼殺它想保護的肺細胞。


Scientific American藉由一連串圖表詳細解釋新冠病毒如何悄悄侵入人體細胞、自我複製,再離開細胞並擴大感染更多細胞。免疫系統通常會試圖中和病毒顆粒,我們在圖表中展示新冠病毒阻礙免疫系統的過程,並說明新冠病毒某些驚人的特性,例如它們在複製病毒基因組時所使用的校對機制,藉此防止基因組出現毀滅自身的突變。最後,我們闡述如何透過藥物和疫苗,來治療或防止新冠病毒入侵。


隨著病毒學家更加深入了解新冠病毒,我們會持續於Scientific American官方網站更新相關圖表(www.scientificamerican.com),我們相信擁有更多知識,能更快幫助人類打敗新冠病毒。



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