過去100年發生的多起事件讓世人密切關注未來發生傳染病大流行的風險。2018年是1918年流感流行的100周年，估計有數千萬人死于100年前那次流感。現在擁有比一個世紀前更好的干預措施，季節性流感疫苗，但不一定完全有效預防。每年需要接種或選擇接種的人所占比例較小。世界上還有抗生素可以幫助治療細菌性肺炎這類繼發性感染。然而雖然有進步，但傳染性疾病的防控問題并未根本解決。疾病建模研究所（Institute for DiseaseModeling）提供的一項模擬顯示如果一種傳染性高且通過空氣傳播的致命病原體在今天出現，例如1918年的流感，將會發生——全球近3300萬人將在短短6個月內死亡（圖1）。
圖1. 1918年世界流感地圖（來源：Institute for Disease Modeling）
2003年的SARS從中國廣東開始，后在國內傳播，并擴散至東南亞乃至全球，直至2003年中期疫情才被逐漸消滅的一次全球性傳染病疫情突發事件。流行漫延，引起社會恐慌，造成全球包括醫務人員在內的約八百死亡，中國和世界各國對該病的防控處理戰勝了流行。后經科學研究將感染疾病的病毒命名為SARS-CoV。聯合國、世界衛生組織和中國政府高度關注和重視，有名北京小湯山醫院為控制疫情發展創下了奇跡。難忘的經歷至今一直留在記憶中。
2019年末，在中國出現新型冠狀病毒（SARS-CoV-2,此前稱 2019-nCoV）感染疾病以來，疫情的發展引起世界關注。世界衛生組織（WHO）高度關注，多次專家會議最后認定這次疫情是一次“國際關注的突發公共衛生事件”。自疫情確定以來中國舉國上下一直將防控疫情，保衛人民生命安全作為全黨全國的第一要務。中國采取了認真負責任的積極措施，甚至不惜一切代價，嚴防嚴控，控制疫情在最小范圍內播散。
本專論主要從綜述冠狀病毒（SARS-CoV-2）的認識出發，思考一些抗病毒藥物研發策略。就藥物而言，對病毒性疾病預防用疫苗和治療用藥物是重要組成部分，但創新需要時間來完成，認識這類藥物的研發難點，才有利于抗病毒藥物研發，而不至于束手無策。
2020年2月11在日內瓦召開的全球研究與創新論壇上。WHO總干事譚德塞在記者會上宣布將新冠狀病毒命名為“COVID-19”。根據世界衛生組織（WHO）、世界動物衛生組織（OIE）和聯合國糧食及農業組織（FAO）之間議定疾病原命名原則，就是疾病名稱不能涉及地名、動物、個人或人群名稱或包含信息。在聽取業界專家建議之后，WHO正式命名新型冠狀病毒和疾病為“COVID-19。總干事說正式名稱很重要，防止使用不準確或帶有污名的名稱。也是為以后任何冠狀病毒疫情爆發確定了“標準格式”，比如說再新型冠狀病毒就是“COVID-xx”。COVID-19疫情是全世界公共衛生共同疫情。
圖2. WHO總干事譚德塞在記者會上
基于最新疫情報告將技術，其重點放在新型冠狀病毒的人畜共患病成分上的原因。越來越多的證據表明，2019新型冠狀病毒與其他已知的在蝙蝠中傳播的冠狀病毒存在，證明其存在與蝙蝠亞種菊頭蝠(Phinolophus bat)關聯。國際病毒分類委員會（International Committee onTaxonomy of Viruses, ICTV）聲明，將新型冠狀病毒命名為“SARS-CoV-2”(SevereAcute Respiratory Syndrome Coronavirus 2)。SARS-CoV和SARS-CoV-2的人畜共患病傳播，人類感染SARS-CoV-2的臨床表現尚待確認，凸顯了對整個病毒類群進行研究的需要。
就藥物而言，總干事說“預防性疫苗和治療藥物是重要組成部分，但需要時間來完成”。在獲得有效疫苗或治療新藥之前，對其治療并非束手無策，“現有的許多公共衛生和醫療干預措施也是行之有效，甚至實現有效的疫情預防和病原傳播”。我認為中國的做法證明中醫藥的優勢就是行之有效的措施，是世界其他國家都沒有的優勢，也是實踐證明了的優勢。預防性疫苗和治療藥物是重要組成部分，但需要時間來完成。在獲得有效疫苗或治療新藥之前，......今天我們還必須使用任何積極預防手段來這種病毒作斗爭。本文就其新型冠狀病毒及其感染疾病的防治藥物的研發策略為主題予以討論和述說。
從冠狀病毒認識的發展歷史來看，早在1937年，Beaudette和 Hudson從小雞體內第一次分離到了冠狀病毒[1]。1965 年Tyrrell等用人胚氣管培養方法，從普通感冒患者鼻洗液中分離出一株病毒及其后來的研究[2-4]。1967年，Almeida等對這些病毒進行了形態學研究，電子顯微鏡觀察，從形態學發現這些病毒的包膜上有形狀類似日冕的棘突，故提出命名這類病毒為冠狀病毒[5,6]。但人們對它們的認識相當有限。1975年ICTV正式命名冠狀病毒科，使其目、科、屬關系越見清楚。
巢病毒目(Nidovirales) 內的三個RNA病毒科是冠狀病毒科(Coronaviridae)、動脈炎病毒科(Arteriviridae)和桿狀套病毒科(Roniviridae)，分別是存在于鳥類和昆蟲病原體。冠狀病毒科（coronaviridae）包括兩個亞科，冠狀病毒科和環病毒科，后者包含的病毒主要導致馬、牛、豬、貓和山羊的腸道感染。雖然環病毒亞科的成員具有重要的經濟意義，但迄今還不知它們會引起人類感染。基于50個冠狀病毒系統發育樹分析冠狀病毒分為α、β、γ和δ4屬冠狀病毒[7,8]。其中對人類致病的冠狀病毒主要集中在β屬冠狀病毒，如SARS-CoV、MERS-CoV和SARS-CoV-2（2019nCoV）。
所有冠狀病毒都有一個共同的形態，并擁有一個長達30 kb的單鏈核糖核酸基因組。冠狀病毒亞科的成員分為四個屬。阿爾法冠狀病毒屬包含人病毒HCoV-229E、另一種人冠狀病毒(HCoV-NL63)和許多動物病毒。貝塔冠狀病毒屬包括原型小鼠肝炎病毒(MHV)、三種人類病毒HCoV-OC43、SARS HCoV和HCoV-HKU1、與SARS-CoV、MERS-CoV以及許多動物冠狀病毒。
冠狀病毒基本性質可以歸納一下9要點：(1) 病毒體是80-220nm的多形性球形冠狀病毒；或120-140納米的圓盤形、腎形或棒狀的圓環病毒；(2) 帶有大的、間隔很寬的棒狀粘合劑的封套；(3) 螺旋對稱的管狀核衣殼；(4) 線性ssRNA基因組27-33kb，在兩端有帽狀聚腺苷酸化、感染性的未翻譯的序列；(5) 三種或四種結構蛋白:核衣殼蛋白(Nucleocapsid protein, N)、突刺蛋白(Spike protein，S)、跨膜糖蛋白(Membrane glycoprotein, M)，有時還有血凝素酯酶(HE)；(6) 基因組編碼3-10種其他非結構蛋白，包括由從5’端翻譯的兩種多聚蛋白切割的亞單位組成的RNA依賴性RNA聚合酶； (7) 在細胞質中復制，基因組被轉錄成全長反向RNA，從它轉錄出一組3’共端嵌套的RNA，只有其獨特的5′序列被翻譯；(8) 病毒粒子聚集并萌發到內質網和Golgi池中；釋放是通過胞吐；(9) 變異病毒很容易通過突變和重組產生，利用不同受體影響對宿主顯現范圍[7]。
冠狀病毒病毒顆粒包含三種主要的結構蛋白: （1）非常大的(200 K)突刺糖蛋白(S)，它形成在病毒包膜中發現的大體積(15-20nm)的聚體；（2）一種不尋常的跨膜糖蛋白(M)和內部磷酸化的核衣殼蛋白(N)。（3）此外還有一個較小分子的跨膜蛋白E，以及一些冠狀病毒還含有一個具有血凝和酯酶功能的包膜蛋白（HE）。30 kb正單鏈RNA基因組是已知的最大RNA病毒基因組。圖3為冠狀病毒結構的模式圖[7]。該類冠狀病毒模式顯示由突刺蛋白(S), 核衣殼蛋白(N),膜糖蛋白(M), 包膜蛋白(Envelope protein, E), 和核糖核酸(RNA)聚合鏈組成。決定病毒和細胞相互識別的突刺蛋白（S）的基因。研究認為突變率在不同的流行期有不同的變化，在SARS流行早期的基因變異大于流行中期，而流行中期又大于流行后期。
圖3. 冠狀病毒結構模式圖（Model of coronavirusstructure[7]）
具體說來，在5’端為被封端，具有甲基化的帽狀結構，在3’端被聚腺苷酸化，具有poly(A) 尾，并具有傳染性。基因組全長27-32kb, 是目前已知RNA病毒中基因組最大的病毒。由于其大小不同的單個基因的表達要通過一個復雜的過程產生，由此產生多組嵌合的信使核糖核酸（mRNA），所有這些mRNA共享相同的5’端序列。異源RNA重組的結果可能會發生廣泛的重排。在基因組的5’末端是一個65-98個RNA的非翻譯(UTR)序列稱為前導RNA，它也存在于所有亞基因組的5’末端。在RNA基因組的3’端是另一個200-500個RNA的非翻譯序列，隨其后的一個多聚尾。兩個非翻譯區對調節RNA復制和轉錄都很重要。冠狀病毒基因組包含7-14個開放閱讀框(ORFs)。從5’端開始，基因1包含基因組的三分之二，長度約為20-22 kb。它由兩個重疊的開放閱讀框(1a和1b)組成，共同起著病毒RNA聚合酶(Pol)的作用[7]。結構蛋白的其他四個基因的順序是5’-S(Spike)-E(包膜)-M(膜)-N(核衣殼)-3’。這些基因散布幾個編碼非結構蛋白和血紅素(HE)糖蛋白的開放閱讀框(ORFs)。盡管這些基因在同一血清群中是保守的，但每種基因在冠狀病毒中的數量、核苷酸序列、基因順序和表達方法上有顯著差異。
在SARS病毒傳染性暴發后，國內外研究者開展了大量有結構和特性的價值的研究[7,9-12]。SARS病毒基因組編碼位于基因組3’區的幾個較小的ORFs，其他冠狀病毒不存在。這些ORFs預計表達8種新的蛋白質，被稱為輔助蛋白質。在從SARS病毒患者分離的血清中檢測到對所有SARS冠狀病毒蛋白有反應的抗體，表明這些蛋白在體內由病毒表達。ORFs 1a和1b首先被翻譯成兩個多聚蛋白，兩者的N末端相同，但是其中一個由于移碼而具有C末端延伸。這些前體是轉錄-復制復合體中蛋白質。所有冠狀病毒都編碼一種糜蛋白酶樣的蛋白酶，稱為Mpro(主蛋白酶)或3CLpro，因為它與微小核糖核酸病毒（picornaviruses）的3C蛋白酶有一些相似之處。這種蛋白酶負責處理剩余的多蛋白的能力，產生多達16種非結構蛋白。
SARA-CoV屬于β-冠狀病毒，含有最多的非結構蛋白。如nsp3是一種多功能蛋白，具有蛋白酶和ADPribose 1”磷酸酶活性。SAILSPLpro特異性識別多聚蛋自ppla(pplab)N端nspl-2、nsp2-3和nsp3-4之間的LXGG序列,參與la(1ab)復制酶蛋白N端的切割加工并釋放成熟產物nspl,nsp2和nsp3。SARS-CoV的PLpro蛋白酶結構與功能研究是近幾年冠狀病毒分子生物學研究的熱點之一。SARS-PLpro是由非結構蛋白nsp3編碼,nsp3編碼7個小的結構域,在PLpro的C端編碼一跨膜域TM使PLpro定位在膜上。另兩種蛋白(nsp 7和nsp 8)形成一種在冠狀病毒RNA合成中可能是很重要的柱狀結構形式，還有一種單鏈RNA結合蛋白(nsp 9)。ORF1b編碼病毒RNA依賴性RNA聚合酶和一種多功能解旋酶蛋白。除了解旋酶活性，該蛋白還具有NTPase和dNTPase活性以及5’三磷酸酶活性。這些非結構蛋白基因產物對病毒復制來說不是必需的，但是一個或多個的缺失通常會導致病毒衰減。至少有一種ORF3a的產物，它是一種O-糖基化的三重膜蛋白，被認為是一種結構蛋白，它能夠結合N、M和S蛋白，提示在病毒生物發生中起作用。
SARS-CoV-2也屬于β-冠狀病毒，其序列與在蝙蝠中發現的β-冠狀病毒相似。新該病毒易出現就引起國內外廣泛關注，國內外的研究文章給我們認識該病毒提供了有價值的信息[13-24]。發現該病毒在遺傳上不同于SARS和MERS冠狀病毒，與SARS冠狀病毒相似,屬于β冠狀病毒B屬 (Sarbecovirus亞屬)，其RNA序列長度約30 kb， SARS-CoV-2的3CL水解酶的分子結構已經被中國科學家公布， 2019年首次報道SARS-CoV-2是一種正鏈單股RNA冠狀病毒[13-16]。 3C9L水解酶是病毒的一個關鍵蛋白質，病毒需要利用它來復制RNA。如果3CL水解酶的功能抑制，就可以阻斷病毒復制。已經對新冠狀病毒 Spike(S)蛋白的受體結合蛋白(RBD)進行了也多次蛋白質建模. 截至2020年1月底, 中國的兩個研究組認為S蛋白與SARS受體(血管緊張素轉換酶2, ACE2)的親和力足夠大, 病毒因此得以進入細胞。進入細胞后, 病毒會復制RNA基因組, 形成一個長的多聚蛋白, 所有的蛋白都附著于。此. 冠狀病毒具有一個非結構性蛋白(蛋白酶), 它能夠分離鏈中的蛋白. 對于病毒, 這是基因上較為經濟的一種做法, 能夠以少量的核苷酸編碼最大數量的基因。一些臨床結果也為研究該病毒的危害提供小有益證據[18-20]。
從系統發生分析，已經將冠狀病毒分為α、β、γ和δ4屬冠狀病毒[7,8]。其β屬冠狀病毒有可以分為A, B, C, D個亞屬。已知β屬冠狀病毒中有α屬的 HCoV-229E、HCoC-NL63、VHCoV-OC43、HCoV-HKU1, 和β屬的SARS-CoV, MERS-CoV, SARS-CoV-2可以感染人類。但是α屬與β屬的危險性前者小于后者。
雖然SARS-CoV與SARS-CoV-2同屬于β屬冠狀病毒，但是通過文獻研究分析兩者間的差別[21,22]，認為其差異有四方面：
（1）從病毒分類角度認識：SARS-CoV和SARS-CoV-2同屬于冠狀病毒科、冠狀病毒亞科、β冠狀病毒屬。類SARS病毒種。（2）SARS-CoV-2與兩種來源于蝙蝠的SARS樣有較大相似關系，其相似度為88%，SARS-CoV和SARS-CoV-2兩者全基因組水平相似度為79%。（3）用于病毒鑒別的7個保守越與SARS-CoV的氨基酸高達94.5%的相似度。（4）SARS-CoV可以通過細胞膜表面的ACE2受體，病毒進入細胞，通過S蛋白與宿主的受體結合而達到感染的目的。 SARS-CoV-2也具有相同進入細胞的途徑。而且SAR S-CoV-2的S蛋白與人的ACE2受體有顯著的親和力。證明兩者在氣源上有密切關系。
我們已經知道， SARS-CoV和MERS-CoV大規模暴發，感染后造成不同的病死率，而且目前特異性抗冠狀病毒藥物或疫苗有效治療尚需重視。NEJM還發表了來自美國衣阿華大學的Stanley Perlman的文章[23]，高度肯定了中國科學家對新型冠狀病毒研究，同時指出還要在確證SARS-CoV-2（2019-nCoV）對肺炎的致病病毒、確定該病毒作為人畜共患病的最初宿主來源等開展研究，減少社會恐慌和有效控制感染，也需要從SARS-CoV和MERS-CoV的傳播中汲取經驗。采取社區隔離、及時診斷和嚴格遵守公共衛生中的普遍預防措施，出現新型冠狀病毒感染時，減少SARS-CoV-2的傳播和需要全球公共衛生機構提高警惕具有重要意義。
中國疾控中心（CDC）等在患者下呼吸道獲得病毒株，獲得完整基因序列，并繪制SARS-CoV-2（2019-nCoV）與其他乙型冠狀病毒基因系統發育樹圖,其系列為病毒溯源的后續研究提供了充分的實驗數據[13-15]。在完成完整基因組提交給GASAID網站共享，也將SARS-CoV-2基因組的特異性引物集和標準操作程序均已與WHO共享。周鵬博士等在Nature的論文顯示武漢新型冠狀病毒SARS-CoV-2（2019-nCoV）的序列與一種蝙蝠中的冠狀病毒序列一致性高達96%，可認為引發武漢新型冠狀病毒的自然宿主可能仍然是蝙蝠，但不明確其中間宿主。武漢病毒所還確認該病毒進入細胞的路徑與SARS-CoV一樣，即通過ACE2細胞受體，為后續疫情防控和藥物研究等奠定了重要基礎。論文指出自18年前SARS爆發以來，大量與嚴重急性呼吸綜合征相關的SARS-CoV在它們的天然宿主蝙蝠中被發現，對公共健康構成了潛在威脅。先前的研究表明，其中一些蝙蝠SARS -CoV有可能感染人類[17]。周鵬等于2020年1月在BioRxiv[13]上發表文章還指出新型肺炎病毒與SARS-CoV一樣，通過ACE2進入細胞。
朱博士等在NEMJ在線發表武漢不明原因肺炎病原學確證的原創性研究[16]。該論文揭示武漢新型冠狀病毒SARS-CoV-2與一種蝙蝠中的冠狀病毒的序列一致性高達96%。這意味著，新型冠狀病毒可能與18年前的SARS-CoV一樣，其自然宿主都來自蝙蝠。該研究成果的發表無疑為疫情防控提供了有力的科學支持。武漢2019-nCoV肺炎早期病例可能與武漢華南海鮮市場暴露經歷有關，但可能的感染最初來源仍然不明確。
黃朝林等在LANCET線刊發了描述新型冠狀病毒感染肺炎主要疾病特征的臨床研究[18]。收集2019-12-16—2020-1-2期間的41例入院確診感染病例，發現患者缺乏上呼吸道癥狀、腸道癥狀、淋巴細胞、非ICU患者影像學資料。在二代三代病例逐漸增多的情況下對臨床特征的總結將協助更多臨床醫生“快速識別、加強管理、減少暴露、建立疾病風險”模型，為了解疾病潛在發展和制定干預措施產生效果。在危重患者中，還發現可見的細胞因子變化，為開展基礎研究闡明SARS-CoV-2影響人類免疫系統提供基礎認識。但是要為門診更大規模的研究來確認疾病譜和指導優化臨床防控策略還要做大量工作。在基礎研究方面，香港大學袁國勇教授團隊聚焦于家庭聚集性病例，通過家庭流行病學、臨床、實驗室和微生物學驗證，證實新型冠狀病毒在醫院和家庭環境中出現人際傳播。其在LANCET刊發了關于該新冠狀病毒的遺傳分析研究[20]。
2020年1月NEJM發表的文章指出，這次的新冠狀病毒是過去20年來在人類中出現的第三種冠狀病毒[23,24]。這些研究推動了WHO對疫情作出快速反應，WHO在1月10日發布了患者監測、標本采集和治療指南[25]，提供了有關疫情的最新信息，推動了多個國家和地區避免病毒在世界范圍內進一步傳播。國際藥學聯合會也對防控新型冠狀病毒發布了一份試行指南[26]。
記得上次2003年SARS暴發時，科研者最早檢測出病毒在中間宿主果子貍，進而確定了SARS病毒來源于菊頭蝠。而這次新型冠狀病毒NCP-CoV最早報道也發現，SARS-CoV-2與蝙蝠身上的病毒相似度很高，達到90%左右，認為這種該似度是不足以支持該病毒是直接由蝙蝠傳染，因此查找中間宿主成為關鍵。
我們早就見到北京大學、廣西中醫藥大學、寧波大學、武漢生物工程學院的研究人員聯合完成，在線發表新型冠狀病毒中間宿主的研究結果[27]。研究人員對新型冠狀病毒的基因序列進行了分析，評估這些序列中的RSCU。然后將前述的冠狀病毒RSCU與不同物種動物基因序列的RSCU進行比較。研究結果顯示與其他動物相比，蛇最有可能是攜帶前述新型冠狀病毒的動物。“同義密碼子相對使用度”對同義密碼子使用的偏好(偏倚)程度。發現基因排列在不同物種中出現的頻率有差異。論文稱新型冠狀病毒是一種重組病毒，病毒的重組區域位于病毒的纖突蛋白，用于識別宿主細胞的表面受體，證實新型冠狀病毒的部分基因序列來自蝙蝠冠狀病毒。
除上述研究外，可以追溯到去年10月份，廣東省動物保護中心陳金平團隊就在Viruses雜志上發表文章，通過宏基因組測序分析發現馬來亞穿山甲中攜帶有仙臺病毒和冠狀病毒，提醒穿山甲可能是一病毒傳播者。在這11只穿山甲中發現2只個體中檢測到多種冠狀病毒。并利用系統發育分析，發現這些冠狀病毒與四個冠狀病毒屬復雜關系，揭示了穿山甲中冠狀病毒的復雜遺傳關系和高物種多樣性[28]。今年2月7日，華南農業大學發布消息，華南農業大學等科研人員聯合中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院、廣州動物園科研部開展研究，結果表明穿山甲為新型冠狀病毒潛在中間宿主。研究團隊通過分析1000 多份宏基因組樣品，鎖定穿山甲為新型冠狀病毒的潛在中間宿主。再繼而通過分子生物學檢測揭示穿山甲中β冠狀病毒的陽性率為 70%，結合病毒分離鑒定、電鏡下觀察冠狀病毒顆粒結構，最后通過對病毒的基因組分析，發現分離的病毒株與目前感染人的毒株序列相似度高達 99% [29]。這些證據說明穿山甲是新冠病毒的潛在中間宿主。希望有助于疫情的科學防控，希望更多科學家開展進一步研究工作。今年2月7日，Cyranoski 在 NATUR雜志也發表新聞觀點支持上述結果， Scripps研究所免疫與計算生物學專家Kristian Andersen絕對相信這一結果（來源于穿山甲）是真的，而且已經完成了相關序列的比對[30]。所以將這三種病毒傳播給出如圖4的途徑。
圖4. 冠狀病毒傳播的途徑
在此我總覺得確定中間宿主是穿山甲還值得研究。今年1月24日，金銀潭醫院副院長等人在在LANCET刊載的文章里提到過，武漢新型冠狀病毒第一例患者癥狀開始日期推定在12月1日。但是第一個病人和后來的病例之間沒有發現流行病學聯系。難道他就是傳說中的零號病人么？但由于缺乏信息，至今仍不能完全鎖定，而從流行病學來說，尋求中間宿主是重要旁證。如果按照12月1日發病推算，至少11月中旬，這個人就被感染了。要關心的是這篇論文還有另外一個非常重要的細節：在前四位發病的病人里，有三位都跟海鮮市場沒有關系。如果尋找零號病人？如何認定中間宿主是穿山甲？都還是問題。
2020年1月20日，國家衛健委高級別專家組組長鐘南山院士根據目前的資料，可以證實新型冠狀病毒肺炎存在人傳人現象。如廣東有2個病例是因家人去過武漢后染上了新型冠狀病毒肺炎，肯定有“人傳人”，有14例確診，還表示有14名醫務人員感染，是在圍繞一個感染者的傳播造成有醫務人員感染。世界衛生組織官員也注意到新型冠狀病毒有在密切接觸的人-人之間傳播的事實。
鐘南山等在1099例患者的流行病學研究時，71.8%的患者接觸過來自疫區,僅僅只有1.18%的患者有接觸野生動物史, 數據證明此新型冠狀病毒感染可在人際間傳播[31]。表1顯示人際間給出可以傳播的7種冠狀病毒的種屬病毒名稱、主要可就的部位、傳播方式、導致的疾病和危險程度。
表1. 人際間可以傳播的7種冠狀病毒
病毒侵入機體是否引起發病，取決于病毒的毒力和宿主的抵抗力和免疫功能（包括特異性和非特異性免疫），二者的相互作用受外界各種因素的影響[32-37]。病毒侵入體并在靶器官細胞中增殖，與機體發生相互作用。不同的病毒由于侵犯的靶器官不同而表現出不同的臨床癥狀。當機體免疫功能低下無力完全清除病毒時，病毒就會在感染部位生長；某些病毒基因可整合到宿主細胞的基因組中；某些病毒被免疫細胞親嗜；某些病毒無免疫原性。
近年來基礎醫學和生命科學對自由基的研究在不斷深入，認識到自由基已經介入到病毒感染性疾病的致病過程，對疾病的發生、發展和預后起著重要作用[38-40]。病毒可誘導宿主細胞產生氧化應激，釋放大量活性氧自由基，在活性氧自由基的作用下病毒復制増強。過多的自由基作用機體會造成生物膜的脂質過氧化損傷，引起酶、氨基酸、蛋白質的氧化破壞等，從而引起患者機體和器官的損傷，甚至如肺、心、肝、腎功能衰竭而死亡。目前公布的藥物防治方案中還未見推薦應用自由基清除劑的相關藥物。
RNA病毒的遺傳物質由RNA組成，由于其遺傳信息保存在RNA上，復制過程通常發生在細胞質中，包括自我復制和逆轉錄復制兩種形式。病毒RNA在復制過程中，因糾正其錯誤復制酶的活性較低，很容易出現病毒錯誤復制，導致病毒變異株的出現。
DNA病毒則是以DNA為遺傳物質的病毒，大多數DNA病毒的復制過程需要在細胞核內完成。DNA病毒不多，目前已知的有乙肝病毒，天花病毒，花椰菜花葉病毒等幾種。
與DNA病毒相比，RNA病毒更容易突變，致使臨床致病毒株種類復雜，有效疫苗研制難度較大，同時增加了臨床臨床預防和治療的難度。
活性物質發現-成藥性評估-臨床前研究-人體臨床試驗-正式上市推廣應用等五個環節是新藥研發中的必要過程。
針對新型CoVs復制快、宿主范圍廣、變異高、跨物種傳播快等問題，廣譜抗病毒藥物的開發是抗新型CoVs的重要策略。雖然SARS-CoV、MERS-CoV及2019-nCoV毒株被迅速發現及鑒定，但由于多種因素的影響，抗病毒藥物的研究進展仍受到阻礙。目前SARS-CoV和MERS-CoV的動物模型并不足以支持抗病毒治療藥物研發，因此在創新藥物研發和老藥再開發的過程中，建立并使用有效的體內外快速篩選模型和篩選方法尤為重要。
4.4.1 蛋白同源建模
同源建模法是預測蛋白結構的首選方法，基于相似的氨基酸序列對應相似的蛋白質結構的原理。同源建模是虛擬篩選、分子動力學模擬、蛋白空間結構分析等方法的前提，可用于預測PDB數據庫中沒有蛋白晶體結構，創建蛋白模型。如望石智慧科技公司網上公布利用蛋白同源建模、計算化學虛擬篩選等技術，發現了二十余個可能對2019-nCoV病毒RNA聚合酶具有潛在的抑制作用的核苷母核分子。
4.4.2 分子對接
指兩個或多個分子之間通過幾何匹配和能量匹配相互識別找到最佳匹配模式的過程。分子對接計算以受體活性位點區域為基礎，通過空間結構互補和能量最小化原則，搜尋配體與受體是否能產生相互作用以及它們之間的最佳結合模式。
4.4.3 分子動力學模擬
分子動力學模擬是分子模擬中最接近實驗條件的模擬方法，能夠從原子層面給出體系的微觀演變過程，直觀的展示實驗現象發生的機理與規律，促使研究者向著更高效，更經濟，更有預見性的方向發展的重要部分。模擬使用蛋白質的勢能模型、計算機模擬力場能量重復求解蛋白質分子和溶劑分子中原子的牛頓運動方程、構象在模擬中，根據熱力學定律，系統趨向于自由能最低的狀態。目的在于解決如下問題：（1）比較野生型與突變體蛋白的蛋白特性；（2）配體-受體結合的機制；（3）研究蛋白與膜的作用（脂質力場）；（4）蛋白折疊。
4.4.4 虛擬篩選
虛擬篩選(virtual screening)也稱計算機篩選，即在進行生物活性篩選之前，利用計算機上的分子對接軟件模擬目標靶點與候選藥物之間的相互作用，計算兩者之間的親和力大小，以降低實際篩選化合物數目，同時提高先導化合物發現效率。虛擬篩選可以分為兩類：（1）基于受體的虛擬篩選：從靶蛋白的三維結構出發，研究靶蛋白結合位點的特征性質以及它與小分子化合物之間的相互作用模式。（2）基于配體的虛擬篩選：利用已知活性的小分子化合物，根據化合物的形狀相似性或藥效團模型在化合物數據庫中搜索能夠與它匹配的化學分子結構。
前人開展的針對高致病性人類冠狀病毒SARS-CoV和MERS-CoV有效篩選方法有借鑒作用，但最終必須對新的CoV病毒有活性，才有可能成為有價值的候選藥物，因此需要考慮以新CoV為靶點的廣譜藥物研發，探尋阻斷病毒復制的生物學機制，掌握病毒對機體所產生的生物標志物（Biomarkers），建立具有不同作用方式或干擾病毒復制周期的藥物篩選系統。
以生物信息學為基礎的預測分析，雖然為進一步廣譜抗CoVs藥物由篩選到開發的流程奠定了基礎，但信息提供的數據往往有較大的局限。圖5給出抗病毒藥物由篩選到開發的基本流程。只有經過這三個流程的研究，獲得推薦進入開發階段，并經風險評估后才有可能成為進入成藥性研發的推薦候選藥物。
圖5 廣譜抗病毒藥物由篩選到開發的流程示意圖
4.5.1體外（in vitro）生物活性
(1) 體外抗病毒活性許多感染人體的病毒可以在細胞培養系統或動物宿主體內完成完整的生命周期。研發者可以在臨床試驗前通過體外試驗證明所研究藥物和/或其代謝產物的特異性、可定量的抗病毒活性。這些數據能夠預測藥物在體內可接受的風險/收益比，以及發揮抗病毒作用的藥物濃度，從而為人體試驗提供支持。試驗需要使用相關的細胞和病毒臨床分離株進行的體外抗病毒活性和細胞毒性評價。
(2) 細胞毒性和治療指數：可為臨床試驗制定安全的用藥劑量范圍提供指導。由于病毒的基因容易發生變異，應使用多種臨床分離株考察所研究藥物的抗病毒活性，即臨床分離株應能代表臨床試驗中的病毒群。抗病毒活性研究包括：一是評價藥物對一系列病毒實驗室適應株和臨床分離株（包括不同的亞群（clades）、亞型(subtypes)或基因型(genotypes)）的特異性抗病毒活性。二是評價對相同作用靶點和適應癥、并對其他已上市藥物產生耐藥的代表性病毒株的抗病毒活性。三是評價藥物的抗病毒活性和細胞毒性。
4.5.2體內（in vivo）生物活性研究
參考國家有關抗病毒研究指導原則[41-43]，體內研究需在體外抗病毒活性研究的基礎上，通過動物感染模型評價藥物的抗病毒活性。評估指標包括藥物對病毒感染后發病率、死亡率、組織病理學變化、不同時間點的病毒載量的影響，同時觀察抗原和抗體量的變化、以及藥代動力學數據。
新藥研究是藥物創新研發的系統工程。為保證藥物安全、有效、質量可控，防止各類要害事件發生，各國紛紛加強管理，并逐步制訂出新藥管理辦法。1985年以來，國家醫藥管理局制定了“新藥管理辦法”、“新藥審評辦法”和“技術指導原則”。后來多次進行修訂。重視各國對新藥研究制定的技術指導原則利用[41-43]。
由于藥物來源和臨床適應癥的差別，各類藥物的研究內容不可能完全一致。新藥臨床前研究內容包括處方組成、工藝、藥學、藥劑學、藥理、毒理學六個方面。對于具有選擇性藥理效應的藥物，在進行臨床試驗前還需測定藥物在動物體內的吸收，分布及消除過程。對于抗病毒藥物，非臨床病毒學研究有助于在進行人體試驗前評價藥物的有效性和安全性。
4.6. 1 藥物在模型系統選擇特定抗病毒活性的研究
臨床上常將一種藥物與其他已上市的治療相同適應癥的藥物聯合使用，通過體外試驗研究兩種或兩種以上藥物聯合用藥的抗病毒活性，考察相互作用（如拮抗、協同、增強、疊加等）。因此在抗病毒藥物的研發過程中，下列研究內容非常重要：（A）測定所研究藥物對相同作用靶點的其他已上市藥物的耐藥病毒株的抗病毒活性。（B）測定已上市藥物對由相同作用靶點的所研究藥物誘導的耐藥病毒株的抗病毒活性。
4.6.2作用機制研究
藥物作用機制是藥效發揮的關鍵。充分掌握藥物的作用機制對于臨床試驗的設計非常重要，為此需要了解病毒基因組中發生導致耐藥性突變的可能區域，選擇適當的病毒抑制靶點（如聚合酶、合成酶、突刺蛋白、殼蛋白酶）。病毒生命周期的很多階段都可以選擇潛在的作用靶點，藥物通過病毒特異性的編碼功能而發揮直接抗病毒作用（如酶抑制劑），或者其他途徑發揮間接的抗病毒作用。主要機制研究包括：（A）藥物的特異性病毒復制抑制功能。（B）確定藥物作用靶點（如病毒復制酶、蛋白酶等）或作用于病毒復制的不同階段。當宿主細胞中存在或可能存在與病毒酶類似的酶時，需要證明藥物對病毒聚合酶的抑制活性，同時比較其對宿主細胞的DNA/RNA聚合酶的抑制活性。
4.6.3 病毒感染的致病機制：
一方面開展病毒對宿主細胞的致病作用研究，如細胞效應、穩定狀態感染、包涵體形成、細胞凋亡、基因整合與細胞轉化等。同時開展病毒感染的免疫病理學研究，包括病毒對易感組織器官的親嗜性和損傷，抗體介導的免疫病理損傷，細胞免疫引起的損傷，炎癥因子導致的病理反應，以及病毒對免疫系統的損傷作用等。
近年的研究表明，自由基可介導病毒感染性疾病的致病過程，對疾病的發生、發展和預后起著重要作用。自由基是一些具有不配對電子的分子、原子、離子或原子團，在體內具有非常強的氧化能力，從而影響機體正常物質代謝過程。當自由基的產生和清除的平衡被打破時，可造成對機體的損傷。從自由基對機體的作用來看：一是參與免疫調節，以及ATP、前列腺素的合成和巨噬細胞的吞噬作用； 二是引起機體發生癌變、誘發炎癥、病理損傷及自身免疫。
4.6.4 耐藥性
體外耐藥病毒株的選擇：病毒可因基因突變導致病毒對特定的抗病毒藥物的敏感性降低而產生耐藥性。在開始以感染特定病毒的患者為對象的臨床試驗前，先通過體外試驗選擇對藥物耐藥的病毒株，鑒定耐藥株的表型和基因型，并進行交叉耐藥性分析。
通過在細胞培養中選擇對藥物耐藥的病毒株，可以了解耐藥性產生遺傳閾值的高低。而遺傳閾值較高的藥物則可能在病毒株中發生多處突變才產生耐藥性。藥物和目標病毒的許多因素可對耐藥性產生影響，如藥物濃度。突變株的出現速率取決于病毒復制速率、產生的病毒基因組的數量、復制機制的保真度以及宿主因素。對這些因素的了解有助于設計檢測耐藥株的體外試驗。在評價耐藥性的體外試驗中，藥物的濃度范圍應覆蓋其在人體內的預期濃度。選擇對藥物耐藥的突變毒株的試驗應在下列條件下重復進行：使用不同的野生株、使用不同的耐藥株，并確定不同的試驗中產生的耐藥性突變的類型是否相同，以評價藥物濃度與耐藥性遺傳屏障之間的關系。
基因型分析：針對體外試驗中篩選出的耐藥株進行基因型分析，確定可能導致病毒產生藥物敏感性降低的基因突變類型。對病毒基因組中的相關部分進行RNA或DNA序列分析，鑒定耐藥相關突變，有利于預測臨床療效，并且可以為闡述藥物的作用機制提供證據。
表型分析：表型分析用于確定變異株對藥物的敏感性是否變化。通過基因型分析鑒定出與耐藥性產生可能相關的突變后，需進一步評價每一種突變導致的表型耐藥能力。通過體
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