病毒为什么可怕？我们该如何应对？

  基础科学驱动价值投资  

港粤资本

专注新技术应用场景的中早期投资

旗下直投基金、跟投基金、产投基金

布局结合人工智能及大数据的创新性项目

重点关注教育、医疗、金融产业的创新公司

培育行业领军者

极速BP通道：[e-mail]

武汉新型冠状病毒（2019-nCoV）肆虐给我国人民的生命和健康造成了严重威胁，人类历史上也曾多次出现由病毒引起的重大传染疾病，如SARS、艾滋病毒、天花等等。此外，影视剧中出现的各种病毒也给这个物种增添一层神秘色彩，让很多人闻之色变。那病毒到底是一种什么样的生物？它又为何致命？我们人类是如何抵御它的？为什么有些病毒很难治愈？本文将为大家带来部分答案。

什么是病毒

病毒是一种形态最微小、结构最简单的微生物，一般在100纳米，最大的病毒在300纳米左右，最小的病毒在20纳米以下，一般只有用电子显微镜才能看到。

这个尺寸有多小呢？我们人体的细胞直径普遍在10—30微米之间，最大的卵细胞能达到200微米（0.2毫米），最小的血小板只有2微米。

所以人体细胞要比病毒大几十万上百万倍，这也是普通口罩无法防护病毒感染的重要原因。

细胞结构相当复杂

病毒这么小，也就意味着它的结构极其简单，根本就不具有正常的细胞结构。一般病毒由两部分组成，一部分是它的遗传物质——核酸，DNA或RNA，就像人体细胞的基因组一样，但是只有很少的基因；另外一部分外面包裹着的一层蛋白质衣壳，由内部的遗传物质编码，可以起到保护核酸，帮助病毒感染的作用。

同时，病毒的蛋白衣壳也是免疫系统对其进行识别的抗原（病毒表面的抗原一般叫它抗原决定簇），疫苗通常也是针对这些抗原设计的。有的病毒外面还有其他结构。

病毒的结构非常简单

当然，还有一种朊病毒只具有蛋白质，没有核酸，通过感应方式复制和传染，引起疯牛病和人类克雅氏病的就是朊病毒。

病毒有多种不同的分类方式，其中一种是按照其内部的核酸进行分类，分为DNA病毒和RNA病毒；而DNA或RNA又可以分为单链或双链，其中单链RNA病毒又分为正单链RNA病毒和负单链RNA病毒。

不同核酸形式的病毒复制方式不一样，因此治疗方法也不同。这次的新型冠状就是单正链RNA病毒，而引起艾滋病的HIV病毒则是一种单负链RNA病毒。

当然，还有根据病毒形态分类的，如冠状病毒；根据宿主分类，如植物病毒、动物病毒、细菌病毒（噬菌体）等。临床上还可以分为呼吸道病毒、肠道病毒、肝炎病毒等。

病毒为什么致命

上面我们说到病毒的结构极其简单，甚至连最基本的细胞结构都没有，可以说是相当脆弱，那它为什么会引起这么多疾病，对人体造成严重破坏呢？

原因就是它能侵入人体细胞，并在细胞中大量复制。有些病毒甚至能在细胞中复制十万份，然后将细胞裂解，向其他细胞扩散，成指数级增长。很多病毒爆发时，短时间内便能达到数以万亿计，感染流感病毒的病人，几天时间内，体内病毒数便可达到百万亿，一个喷嚏便能打出几十万病毒。

这些病毒一方面会直接裂解细胞或者引起细胞凋亡，造成细胞大量死亡；另一方面，又会引起人体的免疫反应，引发炎症等，破坏感染部位的正常功能，如支气管炎、肺炎等。

埃博拉病毒的发病机制

还有的病毒还会抑制人体的免疫系统，造成人免疫能力下降，引发其他疾病，如艾滋病毒；此外，有些病毒会整合到人体的基因组里面，造成基因变异，进而增加癌症的风险，如乙肝病毒可能引起肝癌，HPV病毒可能引起宫颈癌等等。

病毒的扩增过程和传播方式

病毒由于生命形式极其简单，无法在体外长期生存多久，自身也不具备复制能力，所以病毒一定要进入宿主细胞内，借用细胞各种元件和物质进行扩增。

病毒要进入宿主细胞的第一步就是吸附在细胞表面，事实上就是病毒利用自身核衣壳上的抗原与细胞表面的受体结合，这种结合是特异性的，两者的结构要吻合，并且具有结合能力。

因此，病毒要感染细胞，一定要结合细胞表面的受体，这次nCOV-2019病毒就是与上皮细胞上的结合血管紧张素转换酶2（ACE2）受体结合，进入细胞的，SARS病毒也是通过这个受体感染人体的。

ACE2受体与nCOV-2019病毒蛋白结合能力很强

随后，这个受体会介导病毒进入细胞内，病毒在细胞内会脱去蛋白衣壳，释放出内部的遗传物质——DNA或RNA。然后，病毒的遗传物质会利用细胞内的元件进行基因表达，制造蛋白衣壳，并复制遗传物质，再组装成新的蛋白颗粒，少则数百，多则上万。

这些病毒颗粒会从宿主细胞释放出来，有的是将细胞直接裂解，有的会以出芽的形式从细胞出来，再去感染其他细胞。

有些病毒进入人体细胞后并不会马上开始复制，而是潜伏起来，它们的遗传物质甚至可以整合到人体细胞的基因组上，等到某种条件将它激活才会爆发。这个潜伏期有长有段，有的只有几天，有的甚至长达十年。人类的基因组就有成千上万病毒的基因残留。

流感病毒的复制过程

病毒人与人之间以及不同物种之间是怎么传播的呢？

实际上很简单，那就是接触。

病毒感染的传播方式有水平传播和垂直传播两种。水平传播是指病毒在人群不同个体之间的传播，包括人-人和动物-人之间（包括通过媒介，如蚊虫）的传播，为大多数病毒的传播方式。

垂直传播是指病毒由亲代宿主传给子代的传播方式，人类主要通过胎盘、产道、哺乳等方式传播。

我们如何对付病毒

病毒无处不在，每个人每天都会接触数以百亿的病毒颗粒，但实际上我们被病毒感染的几率并不高。

这是因为人类进化出了强大而复杂的免疫系统，时刻抵御着病毒以及各种病原体的入侵。

为了抵御病毒的入侵，人类的免疫系统设置了两道防线。

第一道防线被称为先天免疫，又叫固有免疫。第一道防线由干扰素、细胞因子、巨噬细胞和自然杀伤细胞（NK细胞）等组成，均针对病毒的进入迅速发生反应，并激活适应性免疫防御系统。通常先天免疫防御可控制病毒感染，防止临床症状出现。其中干扰素、巨噬细胞和NK细胞起主要作用。干扰素具有广谱的抗病毒作用，也是人类治疗病毒感染的常用方式。

第二道防线叫适应性免疫，也叫获得性免疫，这是人类针对已经感染过的病原体进化出的针对性的免疫方式，也是宿主清除病毒感染或防止再次感染的最好方式。我们平时注射的疫苗就是调用了适应性免疫系统来进行防御。

病毒免疫反应

适应性免疫主要利用各种抗体去中和病毒，阻止病毒侵入，并利用特定的免疫细胞去清除病毒等等。

这是人类自身免疫系统对病毒的防御，也是人类抵御病毒的最重要方式。

抗病毒药物

有时候，病毒过于猛烈，突破了免疫系统的方面，就需要人类自身进行干预了，主要是药物治疗。

理论上，病毒复制周期的任何一个环节都可作为抗病毒药物作用的靶点，如阻止病毒吸附和穿入宿主细胞，阻碍病毒脱壳，干扰病毒核酸复制与生物合成，抑制病毒的装配、成熟与释放等。

近些年新开发的抗病毒药物也都是针对这些过程的。

这些药物包括核苷类药物，可以抑制病毒基因的转录和复制；逆转录酶抑制剂，可以抑制逆转录病毒（单链RNA病毒中的一种）的复制，也是治疗HIV的重要药物；蛋白酶抑制剂，已成功用于艾滋和丙肝病毒的治疗。整合酶抑制剂，可以阻止HIV病毒整合进宿主DNA；神经氨酸酶抑制剂，可以治疗流感。

各种抗体、疫苗、干扰素也可以用于病毒的防止。此外，科学家还在开发各种基因治疗手段，如RNA干扰等，正在试验中。

为什么有些病毒很难治

即使有了上面这么多方法，还是有很多病毒性疾病很难治疗，比如这次的nCOV-2019目前就没有找到特效药。

首先，病毒为严格的细胞内寄生生物，抗病毒药物必须进入细胞内才能作用于病毒且必须对病毒有选择性抑制作用而对宿主细胞或机体无损伤（因此抗生素对病毒无效）。

但病毒的复制过程与宿主细胞的生物合成过程相似，前面我们说了，病毒就是利用宿主细胞的元件进行复制的，抑制了病毒，很可能也会对人体细胞有伤害。

因此，两者难以区分，可供选择的靶点是有限的。而这个nCOV-2019病毒就是一种单正链RNA病毒药物，和属于单负链RNA病毒的HIV复制方式也不同，对艾滋病有效的抗逆转录药物对它也不能起到什么作用。

其次，有些病毒很不稳定变异很快，尤其是RNA病毒，本身的精确复制都难以保证，往往一个人身上就有多种变异体，抗体或疫苗很难抑制全部的病毒。

单链RNA病毒复制过程

再者，人类身体环境很复杂，理论上有效的药物进入人体后，可能作用大打折扣，并不能有效控制病毒。

不过，相信经过医务人员和科研人员的不懈努力，随着科学和医学水平的进步，越来越多以前无法治疗的疾病都会被攻克。

目前，针对nCOV-2019病毒的组合疗法、抗体、疫苗都不停有捷报传来，相信一定会控制病情。在此，再次向奋战在前线的医务和科研人员表示最高的敬意和感谢！感谢他们为我们做出的贡献和牺牲，也希望普通人也能做好防护，保证自身的安全。

作者简介：

张靖波--投资副总监

中国科学院大学，遗传学硕士

长期从事分子生物学研究，在分子生物学领域积累大量的技术基础，并通过研究国内外大量的前沿技术，对该领域未来的技术路径以及商业化机会有深刻理解。同时对抗体药物，生物芯片、基因编辑等领域有一定研究。

参考资料

1、《医用微生物学》人卫第九版教材

2、《病毒学原理（Ⅰ）——分子生物学》第三版，S.J. 弗林特

3、Evolution of the novel coronavirus from the ongoing Wuhan outbreak and modeling of its spike protein for risk of human transmission.

港粤资本成立于2014年，是一家专注于前沿科技在产业端应用的投资机构。公司以“基础科学驱动价值投资”为投资理念，发掘“科学企业家”，重点关注医疗、硬科技、新材料等领域的投资机会。港粤资本下设直投、产投、跟投基金8只，致力寻找优秀的科技创新型企业，并与之共同成长。如果您是科技领域（人工智能及大数据等）的优秀创业团队，欢迎联系我们港粤资本的投资经理，期待合作，共同成长。

张靖波

投资副总监

港粤资本