摘 要 新近正在全球部分地区流行的严重急性呼吸综合征（SARS），由于其传染性强、危害性大而引起了广泛关注。各国实验室密切协作，在数月时间内分离出了SARS冠状病毒（SARS-CoV），测定了病毒基因组序列，并在猴体内初步再现出SARS-CoV所致肺部疾病与人相似。这些工作为遏制SARS的蔓延发挥了重要作用，本文就SARS-CoV的鉴定、基因组及其产物的结构与功能做一综述。

1 冠状病毒

    冠状病毒(Coronavirus)于1937年首次从禽类分离,1965年分离到了人类冠状病毒[1],属套病毒目（Nidovirales）、冠状病毒科（Coronaviridae）、冠状病毒属(Coronavirus)成员。冠状病毒是一类球形、有包膜的正链RNA病毒，主要引起人和动物的呼吸道和肠道疾病。已知冠状病毒有10余种，分3个组（表1），Ⅰ和Ⅱ组主要为哺乳动物和人冠状病毒，Ⅲ组为禽类

表1 冠状病毒的血清分组

Table1 Taxonomical groups of Coronavirus

组别 中文名称      英文名称            缩写

Ⅰ 人冠状病毒229E human coronavirus 229E HCoV-229E

   猪传染性腹泻病毒 porcine epidemic diarrhea virus PEDV

   猪传染性胃肠炎病毒 transmissible gastroenteritis virus TGE

   猪呼吸道冠状病毒 porcine respiratory coronavirus PRCoV

   犬冠状病毒 canine coronavirus CCoV

   猫冠状病毒 feline coronavirus FCoV

Ⅱ 牛冠状病毒 bovine coronavirus BCoV

   小鼠肝炎病毒 murine hepatitis virus MHV

   人冠状病毒OC43 human coronavirus OC43 HCoV-OC43

   猪血凝性脑脊髓炎病毒 porcine hemagglutinating encephal- HEV

   omyelitis virus

   大鼠冠状病毒 rat coronavirus RtCoV

Ⅲ 传染性支气管炎病毒 infectious bronchitis virus IBV

   火鸡冠状病毒 turkey coronavirus TCoV

    冠状病毒。冠状病毒宿主范围严格，细胞培养条件较苛刻，人冠状病毒的适宜培养温度为33℃-35℃。冠状病毒中的传染性支气管炎病毒、猫冠状病毒和猪传染性胃肠炎病毒是重要的牲畜病原体。冠状病毒基因组为单正链RNA，具有感染性，全长约30kb，基因组是已知RNA病毒中最大的。基因组结构为：5’帽状结构-复制酶(rep)-刺突糖蛋白(S)-包膜蛋白(E)-基质膜糖蛋白(M)-核衣壳蛋白(N)-polyA尾3’。基因组中复制酶（rep）基因约占2/3，包含2个开放阅读框架：ORF1a和ORF1b，编码的2个多聚蛋白经裂解后形成RNA依赖的RNA聚合酶（POL）和螺旋酶（HEL），这些酶再反过来指导病毒基因组的复制，同时在负链合成期间产生嵌套的转录本（3’-端相同）用于病毒蛋白质的合成。3CLpro是冠状病毒编码的一个糜蛋白酶样蛋白酶，类似于小核糖核酸病毒的蛋白酶3Cpro。冠状病毒还编码1个（III型冠状病毒）或2个（I型和II型冠状病毒）木瓜蛋白酶样蛋白酶PLP1pro 和PLP2pro，类似于手足口病病毒的先导蛋白酶Lpro。冠状病毒其他的病毒蛋白是从亚基因组mRNAs翻译而来的。亚基因组mRNAs的合成是一个不连续的转录过程，亚基因组负链在其3’端有一个互补的先导序列可作为亚基因组mRNAs合成的模板。冠状病毒的S蛋白为大的I型膜糖蛋白，S蛋白的三聚体形成刺突突出于病毒包膜表面，刺突可与宿主细胞受体结合，使细胞和病毒发生膜融合。某些冠状病毒的S蛋白可以裂解成S1和S2亚单位。S蛋白含有重要的病毒中和表位，S蛋白中氨基酸残基的改变能显著影响病毒的毒力和病毒对宿主细胞的亲嗜性。在病毒体装配期间，核衣壳蛋白（N）与病毒RNA的包装信号结合，引导形成螺旋状核衣壳。核衣壳外是含S、M、E蛋白的脂质包膜。膜糖蛋白（M）的N-末端结构域暴露在病毒的表面，而C-末端在病毒膜里面。M蛋白的N-末端常被糖基化，Ⅰ组和Ⅲ组冠状病毒为N-糖基化，Ⅱ组冠状病毒为O-糖基化。M和E蛋白对病毒包膜的形成至关重要，M蛋白还能与N蛋白相互作用，将核衣壳装配成病毒。冠状病毒也编码许多功能未知的非结构蛋白，这些ORFs分别位于S和E之间、M和N之间或者N的下游，这些非结构蛋白在不同种类的冠状病毒中变化很大，但对病毒复制不是必需的[2]。

2 SARS冠状病毒的确认

    世界卫生组织（WHO）于2003年4月16日正式宣布，目前在世界各地流行的严重急性呼吸综合征（severe acute respiratory syndrome，SARS，亦称传染性非典型肺炎）的病原体是一种以前从未在人类中发现的新型冠状病毒[3]，称为SARS冠状病毒（SARS-CoV）。

    传染性非典型肺炎在2002年11月始发于我国广东地区，我国学者从非典死亡患者体内发现了肺炎支原体。2003年2月～3月疫情波及香港、越南、新加坡和加拿大，3月12日WHO警示世人注意SARS的流行[4]。此后，德国学者在电镜下查见一种副粘病毒，加拿大学者发现了人类梅塔肺炎病毒（human metapneumovirus）[5]。到5月7日，在32个国家和地区共发现6903例SARS患者，死亡495例。

    3月21日，香港大学首先从临床标本中分离到了一种新的SARS相关冠状病毒[6]。4月10日，Ksiazek等在电子版新英格兰医学杂志上报道了从美国、越南、新加坡、泰国、香港、加拿大、台湾等6个国家和地区的临床标本中分离到了一种与SARS相关的新型冠状病毒，称为SARS-CoV[7]。作者们是在排除了支原体、衣原体、贝纳柯克斯体、斑点热、斑疹伤寒立克次体、鼠疫杆菌、军团菌、流感病毒A型和B型、副粘病毒、呼吸道合胞病毒、人类梅塔肺炎病毒、尼帕病毒、Hendra 病毒、麻疹病毒、鼻病毒、疱疹病毒、小RNA病毒、汉坦病毒、沙粒病毒、哺乳动物腺病毒等病原体后，得出一种新型冠状病毒是SARS病原体这一结论的。

    Ksiazek等将各种临床标本（血液、血清、咽拭子、咽漱液、鼻咽拭子、尸检组织）接种多株细胞（Vero E6、NCI-H292、Hela、MDCK、HUT-292、LLC-MK2和B95-8细胞），在非洲绿猴肾细胞（Vero E6）中分离到了能引起细胞病变（细胞变圆，细胞表面折光性改变）的病毒。将感染的Vero E6细胞行超薄切片电镜观察，在粗面内质网池和小泡中查见病毒颗粒。细胞外的颗粒则成群黏附在细胞膜表面，负染色电镜观察证实，病毒颗粒直径约80nm～140nm。

    已知的两株人冠状病毒（OC43和229E）均需用人胚器官或人胚细胞培养，且均不易在Vero E6细胞中增殖。猪冠状病毒（猪传染性腹泻病毒）虽可以在Vero细胞中增殖，但培养液中要加胰岛素，而且细胞病变不一样：出现细胞质空泡化，形成大的合胞体。而SARS-CoV培养较为容易，能在Vero E6细胞中增殖，新鲜接种的Vero E6细胞中偶尔见到合胞体，病变效应波及整个细胞单层时见不到合胞体。用SARS患者的血清对SARS-CoV感染的Vero E6细胞行间接免疫荧光染色，可见细胞膜和细胞质着色强烈。人冠状病毒229E及猫、猪冠状病毒的抗体可以使SARS-CoV感染的细胞着色，但人冠状病毒OC43、牛冠状病毒、鼠冠状病毒、火鸡冠状病毒等抗体都不与感染细胞反应。

    Ksiazek等还对3例尸检肺组织和1例肺组织活检标本进行了组织学研究，发现肺泡呈严重的弥漫性损害，形成玻璃质膜，有单核炎性细胞渗入间质、肺泡间隔中肺细胞脱落等现象。在2例患者的肺泡间隔中发现了多核合胞体细胞，没有发现核内或胞质内病毒包涵体。在1例患者的支气管肺泡灌洗标本中查到冠状病毒。用Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组冠状病毒的抗体都不能与SARS患者的组织发生反应。用Vero E6病变细胞悬液制片，进行间接荧光抗体（IFA）检测,或以病变细胞裂解液包被检测板，进行酶联免疫检测（ELISA），证明SARS患者康复期血清抗体效价均比急性期升高了4倍以上。检测美国CDC的384份健康献血员血标本，除1例为弱阳性反应外，其余均呈阴性。检测人冠状病毒OC34（13对标本）和229E（14对标本）感染者急性期和康复期的血清，也均为阴性。用SARS-CoV复制酶（1b基因区）的特异性引物，能从患者标本中用RT-PCR方法扩增出SARS-CoV的基因片段。

    4月10日，Drosten等也同时在电子版新英格兰医学杂志上发布了相似的结果[8]。3天后，加拿大学者首先完成并公布了SARS-CoV TOR2株的全基因组序列测定结果[9]。

    荷兰鹿特丹伊拉兹马斯（Erasmus）大学的学者根据郭霍法则，将分离到的SARS-CoV经猴鼻接种，感染猴出现了典型的SARS症状，发生肺炎，肺组织病理改变与人SARS类似，而接种梅塔肺炎病毒的猴仅出现轻微的鼻炎。上述结果为世界卫生组织确认新型冠状病毒是SARS病原体提供了可靠的依据。

3 SARS冠状病毒的基因组特点

    第一株SARS-CoV的基因组序列是2003年4月13日公布的。2003年5月1日美国Science杂志（电子版）发表了2篇SARS-CoV基因组研究论文[2,9]。5月2日我国的科学通报（英文版）也发表了1篇分析SARS-CoV基因序列的论文[10]。加拿大公布的SARS-CoV TOR2株基因组全长29751bp；美国公布的SARS-CoV Urbani株基因组全长29727bp；香港已公布2株，CUHK株的基因组全长29736bp，HKU株的全长29742bp；北京的BJ01株全长29725bp。将上述5株基因序列进行比较（图1）发现，北京的BJ01株与香港的CUHK株最接近；香港的HKU株与加拿大的TOR2株较为接近（加拿大的这位患者曾到香港旅行过；美国的Urbani株与其他各株距离较远。初步分析认为SARS-CoV突变率高，可能与RNA复制错误率较高有关[10]。