一、2019-nCoV的简要回顾
目前的研究表明，新型肺炎是指由新型冠状病毒（2019-nCoV）引起的呼吸道疾病。因此，新型肺炎药物的研制离不开对2019-nCoV的认识。
2020年2月3日，上海公共卫生临床中心、复旦大学公共卫生学院张永振教授团队和中科院武汉病毒研究所石正丽教授团队分别在Nature上发表文章A new coronavirus associated with human respiratory disease in China和A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin，报道了此次武汉新型冠状病毒。
这篇文章确定了新型冠状病毒的基因组（注：张永振教授是第一位公布该病毒序列的科研工作者，1月10日公布序列，病毒完整基因组已存入GenBank，登记号为MN908947）。
而石正丽团队的这篇文章，发现七个被鉴定和测序出的非结构性蛋白也存在于SARS冠状病毒中，表明该病毒是一种与SARS相关的冠状病毒，将其命名为新型冠状病毒2019（2019-nCoV）。此外，确认了2019-nCoV进入细胞的路径与SARS冠状病毒一样，即通过ACE2细胞受体。
冠状病毒主要通过S蛋白上的受体结合结构域与细胞受体特异性结合，结合后，诱导S蛋白构象发生改变，介导病毒包膜与细胞膜发生融合，使病毒核衣壳进入细胞内进行后续病毒的复制。
血管紧张素转换酶2（ACE2）是SARS-CoV受体。ACE2与S蛋白相互作用，可能也介导2019-nCoV感染肺Ⅱ型肺泡细胞。
通过以上两篇Nature文章，我们知道了这是个什么病毒，同时，我们也知道了这个病毒进入细胞的可能方式，这对于我们认识一个新的病毒来说，是非常重要的，对药物研发也一样。
二、关于新型肺炎药物的国内进展及研发策略
目前，隔离新冠病毒感染者是控制疫情的主要办法，而最终可以控制疫情进而预防2019-nCoV感染的是使用保护性疫苗。尽管疫苗的开发迫在眉睫，但目前还没有找到合适的新冠病毒的治疗方案。
2020年2月7日，Robert L. Kruse（约翰斯·霍普金斯医院)在F000 Research发表文章《Therapeutic strategies in an outbreak scenario to treat the novel coronavirus originating in Wuhan, China》,探讨了治疗2019-nCoV感染的潜在方案。本文总结了新冠病毒的潜在治疗策略，主要包括：已有药物的再开发利用；中和性单克隆抗体疗法；靶向病毒RNA的寡核苷酸策略；开发可溶性病毒受体蛋白（ACE2-Fc）。（注：该文还在等待同行评审，目前还不是终稿）
1.重新利用现有的抗病毒药物
对抗2019-nCoV的理想药物是小分子药物，它们可以抑制病毒生命周期的不同方面，最终抑制病毒的复制。两类潜在的靶点是病毒聚合酶和蛋白酶抑制剂，目前主要是用来抗人类免疫缺陷病毒（HIV）和丙肝病毒（HCV）。临床医生们已经用各种不同的抗病毒药物进行了初步的临床研究。在以前的每次病毒爆发中都是采取这种方法，但是效果不明显。
一名患者于1月25日抵达武汉红十字医院。武汉的科学家们已经开始了一项研究，测试现有的抗病毒药物抵抗新型冠状病毒的能力。图片来自HECTOR RETAMAL/AFP/GETTY IMAGES
据Lancet杂志1月24日的报道，武汉市金银潭医院已经对首批41名患者进行了联合使用洛匹那韦（lopinavir）和利托那韦（ritonavir）这两种抗艾滋病药物的试验，药物的靶标是一种蛋白酶。（详见BioArt的回答：1 月 29 日全国新型肺炎确诊 7711 例，死亡 170 例，目前的防治情况怎么样了？）。有初步报道称，作为HIV蛋白酶抑制剂的洛匹那韦和利托那韦对2019-nCoV有一定的临床疗效。
2020年2月4日，中国科学院武汉病毒研究所/生物安全大科学研究中心与军事科学院军事医学研究院国家应急防控药物工程技术研究中心开展联合研究，在抑制2019新型冠状病毒（2019-nCoV）药物筛选方面取得重要进展。相关研究成果以“Remdesivir and Chloroquine effectively inhibit the recently emerged novel coronavirus (2019-nCoV) in vitro”（《瑞德西韦和磷酸氯喹能在体外有效抑制新型冠状病毒（2019-nCoV）》）为题发表在中国自主知识产权的国际知名学术期刊Cell Research（《细胞研究》）上。（注：瑞德西韦（Remdesivir，GS-5734）是核苷类似物，目前在刚果（金）开展治疗埃博拉出血热的Ⅱ和Ⅲ期临床研究。）
2. 中和新冠病毒抗体的开发
针对2019-nCoV病毒表面S蛋白的中和抗体的开发是研究人员首先考虑的治疗方法，其为疾病提供被动免疫。研究人员可通过最近发表的2019-nCoV基因组序列（GenBank:MN908947.3）进行基因合成，并表达S蛋白作为免疫原开发抗体。传统上，采用小鼠或兔子来产生中和抗体，可这对于快速蔓延的疫情治疗而言，显得非常缓慢。建议使用表达抗体片段的噬菌体或酵母菌展示文库等更快的方法，这可以很快地用于确定中和病毒的候选先导物。
然而，任何抗体的产生都需要在细胞培养和动物模型中进行严格测试，以确认抗体能中和2019-nCoV并预防感染。此外，需要对在人群中传播的几个分离株进行检测，以评估中和抗体是否具有足够的覆盖度。此外，最终可能需要多种抗体联合治疗，以确保充分保护患者，而这将增加配方的复杂性和制造。在较低等的生物体中（细菌、酵母、昆虫细胞）表达蛋白将有助于加快对患者的治疗。
产生针对2019-nCoV S蛋白的中和抗体的另一种策略是用2019-nCoV S蛋白免疫大型动物（绵羊，山羊，牛），然后纯化得到多克隆抗体。这种策略可以提供快速治疗方案并且具有多种优势，例如简化生产和制造，但是并不能保证每种动物都能产生中和性的血清，也不能保证每种动物的抗体效价。此外，还需要考虑人类对针对其他物种产生的免疫球蛋白的免疫反应，这可能会使得任何治疗方案复杂化。
3. 开发针对2019-nCoV RNA 的寡核苷酸
除了靶向2019-nCoV的表面蛋白外，还可以靶向RNA基因组本身进行降解。可以根据最新发表的2019-nCoV的RNA基因组序列（Gen-Bank：MN908947.3）设计小干扰RNA（siRNA）或反义寡核苷酸（ASO）靶向病毒的基因组。
小干扰RNA（siRNA）治疗的机制（示例）。
图源：https://www.grepmed.com/images/411/porphyria-pathophys-therapy-sirna-honc-nejm
然而，这一策略面临多重挑战。
首先，2019-nCoV的保守RNA序列尚不清楚。而识别保守序列是优化siRNA的靶向性和避免病毒逃逸的关键。可以通过观察2019-nCoV与SARS病毒的基因同源性来比较保守序列，但是这仍然只是猜测而已。
第二个挑战是，如何将寡核苷酸送至肺部。脂质纳米颗粒等运载体的研究已经取得较大进展，这些运载体可以介导药物进入肺部组织。然而，目前尚不清楚是否有足够的siRNA或ASO在肺部发挥作用，以阻止感染或改变其临床病程。例如，如果肺组织中有25%的肺泡上皮细胞含有siRNA或ASO基因，这种效率在传统基因治疗中已经非常高了，但在病毒感染中几乎没有任何作用。
这也可能解释了为什么针对埃博拉病毒的候选siRNA在25次试验中失败，尽管在临床前动物模型中取得了重大成功。最后，即使假设siRNA在临床上是有效的，将siRNA药物的生产规模扩大到大量感染人群是不太可能的。目前siRNA和ASO的治疗主要针对罕见疾病，没有现成的资源来快速生产核酸药物。
在2019-nCoV爆发期间，对抗该病毒最简单、最直接的方法就是采用抗体中和病毒。而由于上面提到的原因，在讨论中和抗体时，很难快速验证广泛中和的抗体，并面临一个挑战，确保变异的RNA病毒不会逃脱抗体的中和作用。
然而，还有另一种不依赖于直接作用病毒糖蛋白的策略，即可以通过靶向细胞表达的病毒受体蛋白来获得中和效果，从而阻止病毒结合并进入细胞。
研究已发现，2019-nCoV的细胞受体为血管紧张素转换酶2（ACE2），该受体也是SARS病毒进入细胞的受体。对于这两种冠状病毒都是通过其病毒颗粒S蛋白与ACE2受体结合，接着膜膜融合，病毒RNA释放进入宿主细胞并利用宿主细胞进行复制，产生新的病毒，分泌出去感染其他细胞。基于SARS与2019-nCoV都采用ACE2受体，而又有几种潜在的阻断策略在SARS模型中被证明是有效的，因此，这为2019-nCoV的治疗策略提供了新的思路和研究方向。
4. 与ACE2受体结合的阻滞剂
第一种策略即给患者使用一种与ACE2受体结合的药物。这种方法的优点为宿主的ACE2蛋白不会发生变化，所以不用担心药物的结合。此外，在本次暴发疫情期间，病毒不会发生突变去结合新的宿主受体分子，这种功能结合关系是通过长期的进化而来的。举个例子，流感病毒每年都会突变以逃避抗体的中和作用，但其总是将细胞表面的唾液酸作为其进入细胞的受体。
已知有两种方法可与ACE2结合。
第一种方法，使用来自SARS病毒的S蛋白的受体结合域（RBD），其已被证明是SARS结合ACE2受体的关键结构域。该受体结合域由193个氨基酸组成，在体外已经证明其可以有效地阻止SARS进入细胞。有理由认为，SARS的RBD给予患者，从而结合靶细胞的ACE2蛋白，阻止感染的发生（图1）。同样，2019-nCoV的RBD也有可能被用于治疗。这种方法是假设SARS和2019-nCoV在ACE2上具有相同的结合位点。
此外，RBD蛋白可以融合Fc片段，MERS病毒RBD-Fc融合蛋白既能阻止病毒感染细胞的能力，又能增强小鼠对特定病毒的免疫反应。值得注意的是，由于RBD-Fc融合后会与正常细胞结合，因此可将Fc片段与细胞结合部分进行突变进而清除RBD-Fc与正常细胞结合的能力。
然而，SARS RBD的使用可能导致人体对SARS蛋白产生免疫反应，最终在2019-nCoV感染期间，人体对SARS和2019-nCoV同时产生免疫应答。最好的方法就是利用2019-nCoV自身同源的RBD来治疗。
第二种方法，使用一种可与ACE2受体结合的抗体，从而预防2019-nCoV的感染。这种方法在阻止SARS的进入和复制是非常有效的。虽然目前没有ACE2的抗体序列，但通过杂交瘤单克隆抗体技术可以很快表达出来。
此外，细胞本身也会不断更新ACE2受体，这将影响药物的给药频率。为了解决这个问题，可以在感染的关键部位如肺部，通过雾化的方法增加ACE2抗体的治疗浓度。然而这种直接与ACE2结合的方式可能会导致肺部组织生理功能发生变化，加重疾病的发生。一项研究发现，SARS RBD与Fc融合蛋白给予小鼠后，其与ACE2结合导致肺泡水肿。
这就表明，如果想采用这种策略，最好在感染早期或者作为预防措施来阻止病毒的感染。
图1 可用于阻止2019-nCoV感染的治疗药物。ACE2主要表达于人体的肺部组织和胃肠道组织。冠状病毒表面的S蛋白与感染细胞上的ACE2结合，使病毒核酸进入宿主细胞。
5. ACE2免疫黏附分子
另一种方式，就是设计一类类似抗体的分子，这种分子可以与冠状病毒本身结合，可表达可溶性的ACE2受体蛋白，其能与2019-nCoV的S蛋白结合进而中和病毒（图1）。在对SARS病毒研究中发现，这种方法是非常可靠的。可溶性的ACE2受体蛋白可以降低SARS病毒感染细胞的能力。
据报道，可溶性ACE2受体蛋白对SARS S蛋白的亲和力仅1.7nM，与单抗的亲和力相当，而2019-nCoV与ACE2有相似的亲和力。为了临床治疗效果，需要将可溶性的ACE2受体蛋白与Fc片段融合（ACE2-Fc），ACE2-Fc既延长了分子半衰期又能招募免疫系统效应分子对抗病毒。之前的体外研究表明，ACE2胞外区与人源IgG1结构域融合形成的分子（ACE2-NN-Ig）能有效的中和SARS病毒，其IC50为2nM。这项研究为ACE2-Fc在体外抑制2019-nCoV提供了有力证据。
此种方法的另一个优势，是可以治疗肺炎等疾病。部分患者感染SARS或2019-nCoV后发生肺炎、肺水肿及ARDS等症状。病毒通过S蛋白介导ACE2蛋白脱落、降低ACE2蛋白表达进而引起ARDS。已有结果表明，重组ACE2蛋白可通过降低血管紧张素II水平改善急性肺损伤。重组ACE2蛋白还可减少呼吸道合胞病毒（RSV）和H5N1流感感染模型中的ARDS。基于这些临床前研究，重组人ACE2蛋白已经进入临床研究，用于治疗ARDS的危重症病人。临床一期结果表明，rhACE2具有良好的耐受性，对心血管系统无影响。二期临床结果表明，rhACE2能有效降低Ang（1-8）肽水平而对呼吸系统参数无显著影响。ACE2-Fc能否缓解2019-nCoV患者的ARDS，还有待观察。
图2 ACE2-Fc融合蛋白。ACE2的胞外结构域与免疫球蛋白Fc结合
研究表明，ACE2蛋白的18-615氨基酸片段既能结合SARS S蛋白，也能发挥其ACE2转化肽酶的功能。
目前我们还不知道2019-nCoV S蛋白的结构，也不知道其如何与ACE2受体结合，但我们有充分理由推测，SARS病毒利用的ACE2蛋白结构域也能与2019-nCoV结合。而Fc片段的融合大大延长了药物的半衰期。此外，与之前提到的ACE2阻滞剂不同的是，Fc片段的效应分子功能仍被保留，其能招募树突状细胞、巨噬细胞和自然杀伤细胞对抗病毒感染，这有助于更快激活机体抗病毒反应。
图3. ACE2-Fc融合蛋白的氨基酸序列。
ACE2-Fc的蛋白质序列如图3所示。可以考虑采用不同的人Fc结构域（IgG1，IgG2，IgG3或IgG4）。开发ACE2-Fc蛋白可以作为未来SARS、2019-nCoV、其他新型冠状病毒任何使用ACE2受体方式进入细胞的病毒的治疗方式。此外，可构建冠状病毒感染的动物模型，评估ACE2-Fc蛋白的治疗作用。
总之，ACE2-Fc有潜力成为医疗工作者预防和治疗2019-nCoV感染所需的中和抗体。如果尽快根据上述序列表达蛋白，ACE2-Fc将在控制疫情过程中起着重要的作用。如果希望研发一个分子既能实现受体阻断又实现疫苗功能，即可开发2019-nCoV RBD-Fc融合蛋白。
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