諾如病毒:“完美的人類病原”

王丹，甄珊珊，汪萱怡，3

1.復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院教育部/衛(wèi)生部醫(yī)學(xué)分子病毒學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200032;2.復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)研究院，上海 200032;3.復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院老年醫(yī)學(xué)研究中心，上海 200032

·綜述·

諾如病毒:“完美的人類病原”

王丹1，2，甄珊珊1，2，汪萱怡1，2，3

1.復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院教育部/衛(wèi)生部醫(yī)學(xué)分子病毒學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200032;2.復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)研究院，上海 200032;3.復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院老年醫(yī)學(xué)研究中心，上海 200032

諾如病毒是近來在我國北京、上海、浙江、廣東等地導(dǎo)致病毒性胃腸炎暴發(fā)的病原體。本文對該病毒的生物學(xué)特征與流行病學(xué)進(jìn)行簡短綜述，并對正在研發(fā)的疫苗作介紹。

諾如病毒;病毒樣顆粒;疫苗

近來，北京、上海、浙江、廣東等地暴發(fā)病毒性胃腸炎，引起媒體與大眾的廣泛關(guān)注，其病原均為杯狀病毒科諾如病毒(Norovirus，NoV)。杯狀病毒科現(xiàn)有5個屬，分別是囊泡狀病毒屬(Vesivirus)、兔類病毒屬 (Lagovirus)、諾如病毒屬、札如病毒屬(Sapovirus)和奈伯病毒屬(Nebovirus)。其中諾如病毒和札如病毒是引起人類病毒性胃腸炎的重要人類杯狀病毒(human calicivirus，HuCV)。

諾如病毒最早于1972年由Kapikian等應(yīng)用免疫電鏡從1968年美國諾瓦克鎮(zhèn)一所學(xué)校的腹瀉暴發(fā)患者糞便中發(fā)現(xiàn)［1］。該病毒為單股正鏈小RNA病毒，無包膜，為直徑27-38 nm的球形，呈二十面體對稱?；蚪M長為7.4～7.7 kb，由3個開放讀碼框架(open reading frame，ORF)組成。ORF1編碼6個非結(jié)構(gòu)蛋白，包括RNA依賴性RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase，RdRp)。ORF2長約1.8 kb，編碼唯一的主要結(jié)構(gòu)蛋白VP1，包括高度保守的內(nèi)殼結(jié)構(gòu)域(S domain)和凸起結(jié)構(gòu)域(P domain)。凸起結(jié)構(gòu)域由莖狀、中度保守的P1亞域(subdomain)與暴露于表面的高變的P2亞域構(gòu)成，決定了病毒的抗原性［2，3］;ORF3長約0.6 kb，編碼一個相對分子質(zhì)量為22 000的小結(jié)構(gòu)蛋白VP2，可能與基因組包裝成病毒體有關(guān)［4］?；蚪M測序分析顯示，該病毒具有遺傳與抗原多樣性，包括5個基因群，其中與人類相關(guān)的主要是GⅠ、GⅡ群，分別具有8個和19個基因型。最近15年中，諾如病毒至少引發(fā)了4次全球性流行(1995～1996、2002～2003、2004～2005、2006～2007)［2］，目前的全球流行株為GⅡ.4［4］。

該病毒不能培養(yǎng)，亦無合適動物模型，導(dǎo)致體外中和試驗(yàn)無法進(jìn)行。人體攻毒研究發(fā)現(xiàn)感染后可獲得短期的、針對同一基因型病毒的保護(hù)，但不具有針對其他基因型的交叉保護(hù)。同時發(fā)現(xiàn)13%～40%的志愿者攻毒后不發(fā)生感染。最新研究發(fā)現(xiàn)，諾如病毒感染的受體可能是人消化道黏膜上皮細(xì)胞表面的復(fù)合糖類:組織血型抗原(histo-blood group antigen，HBGA)［4-6］。這可能是攻毒試驗(yàn)中部分志愿者不發(fā)生感染的原因，但需進(jìn)一步通過在大規(guī)模人群中的持續(xù)觀察予以確證。

諾如病毒在發(fā)展中國家與發(fā)達(dá)國家均有流行，且在急性胃腸炎患者中的檢出率沒有差別［7］。全年均可發(fā)生感染，秋冬季為高發(fā)季節(jié)。感染對象為全人群，但散發(fā)病例以5歲以下兒童為主。最近研究表明，美國每年有1900萬～2100萬諾如病毒感染病例，導(dǎo)致5.6萬～7.1萬例患者住院，570～800例死亡。其中，發(fā)病以5歲以下兒童為主，而感染所致死亡以65歲以上老年人為多［8］。我國方肇寅等研究發(fā)現(xiàn)，5歲以下腹瀉患兒HuCV檢測陽性率為19%(8.3%～38.6%)，至3歲時超過96%的兒童感染過 HuCV。其中，絕大多數(shù)為諾如病毒感染(96.7%)［9］。本課題組在一項(xiàng)包括5 633名5歲以下兒童的基礎(chǔ)研究中發(fā)現(xiàn)，諾如病毒導(dǎo)致的腹瀉發(fā)病率約為4%(文章待發(fā)表)。諾如病毒感染暴發(fā)以學(xué)校、醫(yī)院、養(yǎng)老院等集體單位最常見，多為食源性與水源性傳播。美國疾病暴發(fā)報告系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示，2009～2010年共報告4 376例急性胃腸炎，2 852例具有明確病原診斷，其中1 908例被判定為諾如病毒感染［10］。

諾如病毒感染性強(qiáng)，原因如下:①最小感染劑量＜10個拷貝;②感染者排毒期較長，甚至在臨床癥狀消失后仍可排毒;③病毒具有很強(qiáng)的理化穩(wěn)定性，能在干燥表面存活數(shù)周。病毒以腸道傳播為主，可通過污染的水源、食物、物品、空氣等傳播［6］。潛伏期多在24～48 h，最短12 h，最長72 h。兒童患者嘔吐普遍，成人患者腹瀉為多。病程為自限性，一般2～3 d即可恢復(fù)。由于其高度傳染性、對環(huán)境強(qiáng)穩(wěn)定性、感染后快速及大量繁殖和排毒的特性，以及僅誘導(dǎo)有限度的免疫，諾如病毒被譽(yù)為“完美的人類病原”(the perfect human pathogen)［11］。目前尚無特效的抗病毒藥物，以對癥或支持治療為主。

疫苗是控制諾如病毒感染最為有效的手段［5，6］。病毒雖不能培養(yǎng)，但Jiang等1992年發(fā)現(xiàn)可通過桿狀病毒等表達(dá)系統(tǒng)表達(dá)衣殼蛋白。該蛋白可自我折疊，形成與自然病毒形態(tài)相似、具有免疫原性的病毒樣顆粒(virus-like particle，VLP)。該VLP保持了與HBGA結(jié)合的功能、病毒特異性的分子模式(molecular pattern)以及高密度的B、T細(xì)胞表位，可誘導(dǎo)有效的先天性與適應(yīng)性免疫反應(yīng)［12］。目前，Takeda 公 司 (Takeda PharmaceuticalCompany Limited)利用這一特性制成雙價VLP疫苗，包含GⅠ.1NV、GⅡ.4 consensus，已完成Ⅰ和Ⅱ期臨床試驗(yàn)，初步證明疫苗安全、有效［13，14］。最近，在98名18～50歲健康成人完成的人體攻毒試驗(yàn)中，志愿者肌內(nèi)注射兩劑疫苗56 d后給予口服諾如病毒(GⅡ.4 2003 NoV)，結(jié)果顯示，與安慰劑組比較，嘔吐/腹瀉的發(fā)生率下降52%。如果僅比較重癥嘔吐/腹瀉，則發(fā)生率下降更明顯。該疫苗最終效力(efficacy)的確認(rèn)尚有待Ⅲ期臨床試驗(yàn)結(jié)果［15］。此外，Jiang等2004年又發(fā)現(xiàn)大腸埃希菌可表達(dá) P domain，24個P domain形成一個粒子(P particle)，包含有同樣暴露于表面的高變的P2亞域。該粒子在小鼠中可誘導(dǎo)較高的抗體及CD4+T細(xì)胞反應(yīng)，且能與HBGA結(jié)合，是又一極具發(fā)展前景的候選疫苗［16］。諾如病毒具有遺傳與抗原多樣性，且在部分基因型還存在抗原漂移，因此無論以何種方式研制疫苗，均應(yīng)考慮采用包含主要抗原型的多價疫苗形式［12］。

［1］ Kapikian AZ，Wyatt RG，Dolin R，Thornhill TS，Kalica AR，Chanock RM.Visualization by immune electron microscopy of a 27-nm particle associated with acute infectiousnonbacterial gastroenteritis［J］.J Virol，1972，10(5):1075-1081.

［2］ Bull RA，White PA.Mechanisms of GII.4 norovirus evolution［J］.Trends Microbiol，2011，19(5):233-240.

［3］ Karst SM，Wobus CE，Goodfellow IG，Green KY，Virgin HW.Advances in norovirus biology［J］.Cell Host Microbe，2014，15(6):668-680.

［4］ Green KY.Caliciviridae:The Noroviruses［M］.In:Knipe DM，Howley PM.eds.Fields Virology.5th ed.Philadelphia: Lippincott Williams＆Wilkins，2006.

［5］ Morillo SG，Timenetsky Mdo C.Norovirus:an overview［J］.Rev Assoc Med Bras，2011，57(4):453-458.

［6］ Patel MM，Hall AJ，Vinjé J，Parashar UD.Noroviruses:a comprehensive review［J］.J Clin Virol，2009，44(1):1-8.

［7］ Ahmed SM，Hall AJ，Robinson AE，Verhoef L，Premkumar P，Parashar UD，Koopmans M，Lopman BA.Global prevalence of norovirus in cases of gastroenteritis:a systematic review and meta-analysis［J］.Lancet Infect Dis，2014，14(8):725-730.

［8］ Hall AJ，Lopman BA，Payne DC，Patel MM，Gasta?aduy PA，Vinjé J，Parashar UD.Norovirus disease in the United States［J］.Emerg Infect Dis，2013，19(8):1198-1205.

［9］ 方肇寅，謝華萍，呂紅霞，劉娜，章青，段招軍，Duncan Steele，Baoming Jiang，Xi Jiang.1999～2005年我國嬰幼兒人杯狀病毒腹瀉研究［J］.病毒學(xué)報，2007，23(1):9-15.

［10］ Hall AJ，Wikswo ME，Manikonda K，Roberts VA，Yoder JS，Gould LH.Acute gastroenteritis surveillance through the National Outbreak Reporting System，United States［J］.Emerg Infect Dis，2013，19(8):1305-1309.

［11］ Hall AJ.Noroviruses:the perfect human pathogens［J］?J Infect Dis，2012，205(11):1622-1624.

［12］ Tan M，Jiang X.Vaccine against norovirus［J］.Hum Vaccin Immunother，2014，10(6):1449-1456.

［13］ Atmar RL，Bernstein DI，Harro CD，Al-Ibrahim MS，Chen WH，F(xiàn)erreiraJ，EstesMK，Graham DY，OpekunAR， Richardson C，Mendelman PM.Norovirusvaccineagainst experimental human Norwalk virus illness［J］.N Engl J Med，2011，365(23):2178-2187.

［14］ Willyard C.First vaccines targeting‘cruise ship virus’sail into clinical trials［J］.Nat Med，2013，19(9):1076-1077.

［15］ Pharmaceutical Company Limited(Takeda).Takeda highlights data from clinical trial ofinvestigationalnorovirus vaccine candidate ［ EB/OL］. ［2013-10-04］. http://www.pipelinereview. com/index. php/2013100452219/Vaccines/ Takeda-Highlights-Data-from-Clinical-Trial-of-Investigational-Norovirus-Vaccine-Candidate.html.

［16］ Fang H，Tan M，Xia M，Wang L，Jiang X.Norovirus P particle efficiently elicits innate，humoral and cellular immunity［J］.PLoS One，2013，8(4):e63269.

《微生物與感染》征訂啟事

為適應(yīng)當(dāng)前微生物學(xué)領(lǐng)域研究迅速發(fā)展的需要，縮短文章的出版周期，及時報道最新研究成果，經(jīng)上海市新聞出版局批準(zhǔn)，本刊自2015年起改為雙月刊出版。

《微生物與感染》重點(diǎn)介紹國內(nèi)外微生物學(xué)基礎(chǔ)研究與臨床相結(jié)合的研究成果和新進(jìn)展，主要內(nèi)容涉及與人類、動物和植物感染有關(guān)的微生物，如病毒、細(xì)菌、真菌、立克次體、螺旋體、支原體等的生物學(xué)及分子生物學(xué)特性、抗感染免疫、實(shí)驗(yàn)室診斷技術(shù)以及臨床感染等方面的研究。主要欄目有特約專稿、論著、病例分析、綜述等?？晒氖挛⑸锱c感染的教學(xué)、科研、醫(yī)療等工作者參考。歡迎廣大讀者到當(dāng)?shù)剜]局訂閱。

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《微生物與感染》編輯部

Norovirus:a perfect human pathogen

WANG Dan1，2，ZHEN Shan-Shan1，2，WANG Xuan-Yi1，2，3
1.Key Laboratory of Medical Molecular Virology of Ministries of Education and Health，Basic Medical Sciences，F(xiàn)udan University，Shanghai 200032，China;2.Institutes of Biomedical Sciences，Shanghai Medical College，F(xiàn)udan University，Shanghai 200032，China;3.Research Center on Aging and Medicine，Shanghai Medical College，F(xiàn)udan University，Shanghai 200032，China

Norovirus is the pathogen causing recent outbreaks of acute viral gastroenteritis in Beijing，Shanghai，Zhejiang and Guangdong in China.This short review introduces the biological and epidemiological characteristics of Norovirus and the current development of vaccine against its infection.

Norovirus;Virus-like particle;Vaccine

.WANG Xuan-Yi，E-mail:xywang@shmu.edu.cn

2015-02-13)

汪萱怡