南开大学物理科学学院潘雷霆教授解读为什么康复者血浆能治疗新冠肺炎

发布时间: 2020-02-24 09:13:07 | 来源: 中国网 | 作者: | 责任编辑: 刘桢珂

中国网讯 2020年2月24日,南开大学物理科学学院教授、博导潘雷霆就为何康复者血浆能治疗新冠肺炎?用于治疗新冠肺炎的血浆,是否有标准?通过这些新冠特免血浆,是否能很快研制出疫苗等相关问题进行了详尽的解答:


1、为什么感染了新型冠状肺炎的血浆,在康复后却可以用来救人呢?


血浆是离开血管的全血经抗凝处理后,通过离心沉淀,所获得的不含细胞成分的液体,富含血浆蛋白和各种抗体。机体对付病毒的一个重要机制就是产生抗体,与病毒结合,然后杀灭病毒。疫苗本质就是失活的病毒注入体内后刺激机体产生抗体。因此,大部分新冠肺炎患者康复后,身体血液中会产生针对新冠病毒的特异性抗体。提取康复者的血浆,输入患者体内,引入外援抗体帮助患者机体杀灭与中和病毒。


抗体按作用机制可分为两类:中和性抗体和非中和性抗体。针对新冠病毒spike蛋白的抗体是中和性抗体,其结合病毒表面spike蛋白后阻断spike蛋白与ACE2的结合,也就阻断了病毒进入细胞。可以看出中和性抗体是通过物理阻碍手段直接发挥抗病毒效应。非中和性抗体是针对病毒包膜蛋白或者膜蛋白的抗体,其与病毒表面的相应蛋白结合后,不影响spike蛋白介导病毒进入肺上皮细胞,但是依靠免疫机制介导机体吞噬类免疫细胞—巨噬细胞对病毒的吞噬。因此非中和性抗体是间接作用清除病毒。中和性抗体是抗体发挥抗病毒效应的主要力量。需要指出的是非中和性抗体有时会被病毒“绑架”起“助纣为虐”作用。正常情况下病毒被吞噬后,被包裹在内吞体的囊泡里面,随后内吞体离开细胞表面向细胞内移动,在此过程中与溶酶体的囊泡融合,而溶酶体内含有各种各样的水解酶,能够水解病毒。但病毒也在不断进化,利用一切手段逃过吞噬杀伤,如病毒被吞噬后会想办法脱去最外层的包膜,裸露出病毒核酸,然后将核酸从内吞体中转运至巨噬细胞细胞质中。在细胞质中病毒核酸复制组装成新的病毒颗粒并被释放至细胞外。这样,病毒借助此类非中和性抗体,将免疫细胞转变为病毒的宿主,化敌为友,逃逸免疫杀伤还实现自我扩增。病毒在巨噬细胞的胞内扩增可能还不是最糟糕的事情,更坏的是,病毒有可能通过巨噬细胞,促进炎症风暴。在病毒感染的早期阶段,巨噬细胞各方面功能完好,吞噬并水解抗体介导的病毒。后期,巨噬细胞不仅感受病毒的信号,而且感受各种细胞因子的信号,巨噬细胞的功能出现变化,病毒则利用可乘之机逃避溶酶体杀伤,在巨噬细胞内大量扩增,而大量扩增的病毒反过来强烈激活巨噬细胞,进而释放超量的促炎因子,造成对肺组织的损伤。不难看出血浆里面的非中和性抗体可能起到反作用,尤其是在病程的后期,加剧炎症风暴。血浆里面中和性抗体是治疗最需要的抗体。


2、对采集治愈者血浆抗体进行临床治疗如何评价?该怎样防范安全风险?


在没有疫苗的情况下,血浆是治疗新冠肺炎的一个可选择手段,但属于小众治疗方法,目前治愈者数量远小于患病者,而且并不是每个治愈者的血浆都可以使用,因此可用血浆数量非常有限。此外,由于免疫系统的复杂性,输入的别人的血浆,存在一系列不确定的因素(如非中和性抗体),可能会加剧处于病程后期病人的机体损伤。目前看,血浆治疗主要对于重症病人有效果,对垂危病人效果非常有限。在没有更好的治疗手段情况下,借用康复的病人血浆可说是最后一道防线,“是没有办法的办法”,不是救命稻草。血浆疗法一定要辩证的使用,选择合适的时机,合适的人群。


安全风险分两个方面来讲:即患者和康复者两个方面。


对于患者来讲:1)患者人群要有选择性,比如年纪太大、有严重基础性疾病、或对血浆过敏的患者不适合;2)要在患者合适的病程期使用该方法,一旦患者体内发生了“炎症风暴”,那么患者的心脏、肝、肾等器官受损功能衰竭,这个时候如果再输入抗体,可能会加速炎症风暴,加重脏器的损害。后期患者身上的症状已经不是病毒直接引起的,而是机体免疫系统导致的损伤问题了。后期依靠血浆抗体清除病毒为时已晚。


对于康复者:1)康复者血浆内病毒是否排光,康复患者一般意味着检查不出新冠病毒了,但不代表完全不带病毒了,尤其现在核酸试剂盒的检测存在假阴性的问题;2)康复者是否患有乙肝、梅毒、艾滋等传染病,要避免交叉感染。


3、用于治疗新冠肺炎的血浆,是否有标准?有哪些要求?(患者的年龄?血浆的质量?)


原则上,康复者出院两周以后确认体内没有新冠病毒可捐赠400mL左右血浆用于临床治疗。理想情况,要求康复者年龄18-55周岁,没有高血压、糖尿病等基础疾病,没有乙肝等传染病,血糖血脂等指标正常。但即使康复者身体各项指标都很健康,其血浆也不一定适合。因为,用于治疗新冠肺炎的血浆一定要含有高滴度的抗体,尤其是“中和性”的抗体(这个检测成本、灵敏度也是问题)。新冠肺炎康复者不是都会产生高滴度的抗体,由于确诊和康复时间不同,抗体滴度也会不同,患者治愈的时间越长,抗体的浓度会越低。综上,可用的康复者血浆搜索及确定成本很高,这也决定其只能是小众疗法。


4、那么这些康复者的新冠特免血浆是否可以运用到每个患者身上?这与一般的输血有什么区别?


显然新冠康复者血浆不可以运用到每个患者身上:1)患者人群要有选择性,比如年纪太大、有严重基础性疾病、或对血浆过敏的患者不适合;2)病程后期患者输入血浆没有意义了,一旦患者体内发生了“炎症风暴”,那么患者的心脏、肝、肾等器官受损功能衰竭,这个时候如果再输入抗体,会加速炎症风暴,加重脏器的损害。后期患者身上的症状已经不是病毒直接引起的,而是机体免疫系统导致的损伤问题了;3)血型要相配。


血浆输入跟传统输血有一定区别。传统输血采集的是全血,输血时候主要依靠血细胞(如红细胞,血小板)发挥救治功能。新冠肺炎治疗只要去除各种血细胞的血浆,依靠里面的抗体发挥救治功能。血浆输入也要注意血型相配,虽然血浆没有红细胞。举例来说,A型血体内的红细胞表面上有A抗原,血浆中存在抗B抗体;B型血红细胞表面上有B抗原,血浆中存在抗A抗体。A型血一旦错误地输入了B型血浆,就会带入B型血浆中的大量的抗A抗体,此外来的抗A抗体与受血者的A型红细胞结合,会使受血者的红细胞发生溶解造成引起溶血。


5、对中药医在这次战“疫”中的作用如何评价?中西医结合疗法是否为最新效的途径?疫情发展至今,与初期相比有哪些变化?未来走向、趋势上作何判断?


前阵子中科院上海药物研究所上海药物所、武汉病毒所联合发现实验室体外试验证明,双黄连有抑制新型冠状病毒作用,导致大家疯抢。随后这也引起很多学者的不满意,认为这个结论太草率。其实这个实验本身及描述没有问题,但是普通民众专业素养有限,认为体外实验可以,对人体就有用,所以造成误解。


我个人非常推崇中医,但是中医发展到现在,经常被人误解嘲讽确实心痛。我觉得中医存在两个最大的问题,导致疗效重复性、稳定性较差,让人不敢大规模使用:1)真真懂中医的人太少,中医非常强调辩证,没有神药,要因病因时因人下药,可以辩证调整用量用法。一个好的中医肯定是个哲学家,需要极高的综合素养。某种意义上说培养一个好的中医比西医要难很多。2)缺乏好的中药,很多中药由于规模化种植,药效已经大不如前,典型的例子就是人参;3)中药药理科学性探讨相对滞后,为了中药长足发展,还是要尽量科学化,比复方药里面有效成分是什么,每个成分单独使用什么效果,不同配比什么效果,具体的抗病毒生物学机理是什么。我觉得中医有识之士,应抓住此次机会,针对新冠肺炎总结出一套合理的、经验可循的治疗方法,为中医正名。


中西医结合个人觉得是“伪命题”,道理很简单,就拿新冠肺炎来说,西医治疗方法大家都各有见解,中医方法也是不尽相同。两个连自己没有搞明白的方法谈何结合?我认为还是脚踏实地,不管西医还是中医,能用自己本领域的方法把新冠肺炎进行合理的治疗都是重要的事情,然后各自总结,将来再谈结合。


疫情发展至今,与初期相比有哪些变化?


疫情发展至今,对新冠病毒本身及其导致疾病认识越来越深入了,得益于两个方面,一个是基础科学研究,另一个是临床观察和病理研究。


基础研究方面:1)复旦张永振团队Nature发表了新冠病毒的基因组序列,锁定新冠病毒与SARS的“亲缘性”。2)武汉病毒研究所石正丽Nature文章指明新冠病毒和SARS病毒一样,也是通过病毒表面Spike蛋白(刺突蛋白)结合人血管紧张素转化酶II (ACE2)蛋白进入人体细胞,ACE2是“新冠病毒”的引路人。3)美国得克萨斯大学奥斯汀分校的研究团队利用冷冻电镜技术解析了新型冠状病毒表面Spike蛋白(刺突蛋白)的近原子结构,发现病毒是利用高度糖基化的同源三聚体S蛋白进入宿主细胞,同时发现新冠病毒S蛋白结合ACE2的亲和力要远高于SARS(>10-20倍),可以解释该病毒可快速人传人的原因。此结果为疫苗设计以及抗病毒药物的发现提供了重要的结构生物学基础。4)西湖大学周强团队利用冷冻电镜平台成功解析ACE2三维结构,发现ACE2以二聚体形式存在,同时具有开放和关闭两种构象变化,但两种构象均含有与冠状病毒的相互识别界面,有助于理解冠状病毒进入靶细胞的结构基础和功能特征,对发现和优化阻断进入细胞的抑制剂有重要作用。不难看出基础研究的重要性,让我们深度认识新冠病毒的结构及侵入机制。


临床观察和病理研究方面:1)药物的使用方面,摸索出多种可用药物,发现艾滋病治疗药物克力芝(一种蛋白酶抑制剂),抗埃博拉药物瑞德西韦(RNA依赖的RNA聚合酶抑制剂)有疗效,老药免疫抑制剂磷酸氯喹也别推荐使用。大剂量卫生差C,白介素6受体抗体“妥珠单抗”也被发现有较好疗效。2)本月17日, The Lancet 发表了解放军总医院第五医学中心王福生院士团队的首例解剖病理报告,发现病人致死主要原因为肺部表现为弥漫性肺泡损伤和肺透明膜形成,符合急性呼吸窘迫综合征ARDS表现。此外还发现引起肺损伤重要原因确实是免疫细胞过度激活。这次新冠肺炎患者肺部的表现,和SARS不太一样,没有严重纤维化,肺泡还存在,但是炎症很厉害,还有大量的粘液,非常黏,这将导致病人的通气不通顺。3)广东省疾控中心等机构的科学家们在《新英格兰医学杂志》上发表通讯称,与SARS相比,新型冠状病毒的传播方式更接近流感。在患者首次出现症状后不久,病毒水平就会上升,鼻腔中的病毒水平高于喉咙中的病毒水平,这种传播方式更类似于流感。还发现确实存在没有症状的病毒传播者。这些发现提示对于新冠病例的检测和隔离可能需要不同于SARS的防控策略。4)武汉金银潭医院院长张定宇接受采访说目前对于危重症病人,只要做了气管插管病人很少能够成功拔管,对危重症病人的救治目前是很大问题,有瓶颈。上了ECMO被成功救活的病人他仅知道中南医院彭志勇教授那有一个。19号北京朝阳医院童朝晖、北京地坛医院蒋荣猛、中南大学湘雅医院吴安华三位中央指导组医疗救治专家新闻发布会一致认为:新冠传染力极强,重症患者以50岁以上老人为主(SARS是中青年),重症救治难度比SARS大,发病进展快,尤其缺氧发展很快,很容易导致呼吸衰竭,并发心脏、肾脏、肠道衰竭(SARS病症器官主要是肺部),因此提出治疗端口尽量前移。总体看新冠病亡率较SARS低。以上临床观察和病理研究也为后续的治疗提供了新的依据和策略。


未来走向、趋势上作何判断?


从报道来看,趋势向好。但是任务仍然艰巨,不可放松警惕,新冠病毒传染性很强,控制不好就会死灰复燃。


另一方面,若希望生活尽快步入正轨,消灭恐惧,最好在药物及治疗方案上摸索出更加科学的方案,最大限度减低死亡率,普通流感待之。很多专家基本达成共识,就是治疗端口一定要前移,就是早发现,早治疗,因为后期发展到免疫风暴,发生急性呼吸窘迫综合征,并发其他器官衰竭,此时基本上无力回天了。笔者建议一个方案:早期病人若只是咳嗽没有严重症状,就以抗病毒增殖为目标,比如使用蛋白抑制剂克力芝(哪怕有腹泻等问题),RNA聚合酶抑制剂瑞德西韦,氯喹类药物也可考虑使用。当CT显示肺部开始病变,但是还不是非常严重,瑞德西韦继续使用,同时输入较大剂量的维生素C去中和免疫细胞产生的氧自由基,减弱肺部氧化性损伤,同时考虑用氯喹类药物免疫抑制治疗,甚至考虑使用ACE2激动剂增强其对心肺保护能力。晚期发生免疫风暴、急性呼吸窘迫综合症、器官衰竭时,使用更大剂量的维生素C,联合其他免疫抑制疗法,如使用糖皮质激素,使用白介素受体抗体,此时就是不择手段保命了,如有条件尽早使用心肺辅助系统ECMO(根据目前临床治疗看,到后期救治难度极大,尤其到使用ECMO阶段基本不行)。


6、那通过这些新冠特免血浆,我们又是否能很快研制出疫苗呢?


疫苗的研制可能跟康复者血浆关系不大,更多是与新冠病毒S蛋白结构解析及后续实验相关。疫苗研发的大体流程包括:1)获得免疫源即病毒,并获得活病毒分离相关的亚单位等;2)进行免疫反应测试和动物保护的测试,做好临床前的毒理研究;3)放大优化生产工艺;4)进行临床申报,实现疫苗上市。截至2月6日,中国疫苗行业协会发布消息称,共有17家会员单位正在开展新冠肺炎疫苗的研制工作。国外也有科研团队都在全力研发新冠肺炎疫苗。有研究组织宣称力争在6个月内开发出应对新冠病毒的疫苗。但经验表明,真真有效的疫苗研制可能需要2年以上,针对“快速流行又快速消失”的病毒研制的疫苗,通常费力不讨好,少有长尾收益,所以很多组织不积极。历史告诉我们,在疫情面前不要对疫苗抱有过高的期望,戴口罩、勤洗手、做好自我防护可能是更务实的做法。


专家简介:潘雷霆,男,南开大学物理科学学院教授、博导,主要从事纳微尺度细胞成像与操控研究,主要包括超分辨光学成像及其生物医学应用、细胞光刻图案化操控、光生物学效应等生物与光学交叉领域的科学研究。2004年获南开大学物理学院生物物理专业学士学位,2009年获南开大学物理学院光学专业博士学位,随后留校工作至今。2010年5月至8月作为访问学者在美国加州大学洛杉矶分校交流学习,2015年12月至2016年12月作为访问学者在美国加州大学伯克利分校交流学习。2015年入选天津市“131”创新型人才培养工程第三层次人选,2018年入选“南开大学百名青年学科带头人培养计划”。作为主持人承担国家自然科学基金3项、天津市自然科学基金1项和教育部新教师博士点基金项目1项。作为第一或通讯作者在Advanced Science, Cell Reports, Biophysical Journal等杂志发表SCI收录论文25篇。担任中国微循环学会微循环与血液治疗专业委员会常委、中国光学学会生物医学光子学专业委员会青年委员、中国生物物理学会自由基生物学与自由基医学分会青年委员。任《British Journal of Pharmacology》、《Journal of Molecular Medicine》、《Journal of Photochemistry and Photobiology》、《中国激光》和《光学学报》等杂志审稿人。

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