第 485 期

健康知識
新型冠狀病毒可能流行嗎？– 2012年中東事件的回顧與發現
Can the novel coronavirus cause an epidemic? - report and findings from cases in the Middle East

2003年SARS疫情之後，由此病毒株所引起之人類上呼吸道疾病症候群似乎已經從人群中消失；但2012年又有新的一型冠狀病毒，至少有9人感染並造成5人死亡。第一確定案例是6月初，一名沙烏地60歲無宿疾的男性，肺炎感染7天後才住院，住院期間曾分離到細菌Acinetobacter、Staphylococcus aureus、Klebsiella pneumoniae，以多種抗生素與抗病毒藥物治療，但肺炎持續惡化並產生急性腎衰竭，在住院10天後死亡。當時採檢做病毒培養確實造成細胞病變（cytopathic effects），但檢驗多項已知呼吸道病毒都呈陰性，暗示存有其他「未知病毒」；該病毒培養在做免疫螢光檢驗時，只與病人自己住院多天後的血清呈陽性反應，對該地區2,400個病人的血清皆呈陰性反應，也顯示該「未知病毒」很少感染人。荷蘭的Erasmus Medical Center（EMC）後續以核酸放大與定序等方法檢驗，在試過多種病毒家族的廣泛引子後，只有對「廣泛冠狀病毒（pan-coronavirus RT-PCR）」呈陽性，經定序更長核酸片段並比對後，確認與來自蝙蝠的C lineage Betacoronavirus最接近，命為HCoV-EMC/2012；值得注意的是該Betacoronavirus下，也包含B lineage的2003年SARS冠狀病毒（如附圖）。

9月在卡達一名49歲原本健康男性，因嚴重呼吸道感染與窘迫症狀轉送到倫敦的醫院，住院後產生腎衰竭並須使用人工肺呼吸（ECMO），英國在做了廣泛冠狀病毒RT-PCR陽性與定序後，與第一例的HCoV-EMC/2012在replicase基因有99.5%相同；第二例住院數週後恢復。英國健康保護局為慎重起見，當時曾對第二例的家人與接觸醫護人員追蹤調查，並沒有發現HCoV-EMC/2012陽性的個案。然而第一與第二例隔了兩個多月，查不到共同曝露源，病毒序列高度相似，令人懷疑期間是否有其他感染卻未發病者。世界衛生組織（WHO）與美國等遂派出團隊到中東地區開始流行病學、環境等調查，除了找出可能帶原的動物與危險因子，也想瞭解人傳人或造成流行的機率有多高。

10月份在沙烏地首都利雅得，一戶家庭中祖孫三代共4人陸續出現呼吸道症狀，父（70歲）與子兩人死亡，11月底確認當中3人HCoV-EMC/2012呈陽性；其中70歲案例最早發病，病情加重後住院，10天後死亡，也一直到死後才做HCoV-EMC/2012檢驗且呈陽性，期間家中另外兩人也證實感染，不過他們也可能接觸到相同的曝露源，無法證實為人傳人的可能性。而另外一個可能群聚感染，早在4月於約旦一家醫院的加護病房，但當時尚未檢驗發現HCoV-EMC/2012；至少有7名護士、1名醫師、1名護士的家人與2名病人有呼吸道症狀，當時1名護士與1名病人死亡，4月時檢驗不出常見呼吸道病毒。10月時WHO協助約旦衛生部重啟調查，使用剩餘檢體證實當時死亡兩例HCoV-EMC/2012呈陽性，此發現似乎指向該病毒有侷限性的人傳人可能，但WHO仍持保留看法。

而自從9月份發現HCoV-EMC/2012並報導後，德國已針對其外套基因（envelope）的上游（upE）與ORF1（含RNA dependent RNA polymerase等基因）發展出二階段 real-time RT-PCR，用前者引子篩選、後者確認，如此可以專一性地檢測到HCoV-EMC/2012，不會與其他常見人類冠狀病毒混淆。丹麥、新加坡等多個國家自9月起，也針對不明呼吸道感染案例做過該病毒檢驗，都確認為陰性。截至11月底止HCoV-EMC/2012案例都在阿拉伯半島，感染確診9例（8男1女，25歲到70歲），其中5人死亡，都呈現急性呼吸道症狀，5人還合併有腎衰竭。WHO於12月初所發出的監測建議主要是針對過去10天曾去過中東地區的人、其接觸者（含醫護人員），或群聚案例，有不明肺炎感染發生時，可檢測HCoV-EMC/2012。

冠狀病毒為一大型的RNA病毒，基因總長達25-32Kb，下含有replicase (ORF1ab)、spike (S)、envelop (E)、membrane (M)、nucleocapsid (N)等非常多個基因與蛋白產物。此種組成與複製特性使它容易進行RNA突變、及得到或丟掉一些基因區域，這些可能幫助它在新環境中基因逐漸演化，甚至跨越物種感染新宿主。冠狀病毒其下可分成Alpha-、Beta-、Gamma-和Delta-coronaviruses（先前各稱為groups 1、2、3 & 4，如附圖所示），而目前已知感染人的病毒株分布在Alpha-與Beta-下。Betacoronavirus下又分為lineage A含HCoV_OC43與HCoV-HKU1人類冠狀病毒株，lineage B含2003年SARS，而lineage C與lineage D尚未發現感染人的病毒株；而現在的HCoV-EMC/2012最接近lineage C，但與最近蝙蝠的病毒株也僅有不到80%的相似度。香港曾對冠狀病毒作了多方面的流行病學調查，於人類呼吸道感染檢體中，HCoV_OC43較常檢出，但HCoV-HKU1較常有嚴重症狀，約20-60%的人群對HCoV-HKU1呈血清抗體陽性，此二株於冬季盛行，而另一株HCoV-NL63（屬Alphacoronavirus）則於夏秋盛行，過去5年不曾於病人中檢出Betacoronavirus lineage C；以在動物中的基因變異度來看，Alpha-與Beta-的gene pools可能存在於蝙蝠，而Gamma-的gene pools可能存在於鳥類；在動物的病毒分離率，曾發現約20%的蹄鼻蝠帶有一株與2003年SARS基因相近的冠狀病毒株，8%的家兔帶有一株Betacoronaviruslineage A。而與HCoV-EMC/2012接近的Betacoronaviruslineage C的蝙蝠宿主在地理位置上分布很廣，歐亞大陸都有蹤跡，如果該lineage的病毒可以由蝙蝠直接傳染到人身上，為何這次的人感染案例都在阿拉伯半島？還是暗示中間先跳到當地某一物種，類似當初SARS病毒應是先感染了果子狸（civet cat），才再傳到人？要如何找出它跳躍物種的分子特性，並阻斷此狀況的發生，這些謎團還待更多的研究調查。

因此德國團隊研究該病毒於細胞培養時的特性，期望能對傳染與致病機轉初步暸解。第一，HCoV-EMC/2012並非如同先前SARS病毒，專一性使用細胞接受器angiotensin-converting enzyme 2（ACE2）。因該ACE2主要分布在肺部而非上呼吸道，SARS在人傳人感染時，需已有大劑量病毒才有機會抵達深部，也只有肺感染者才會造出足夠病毒量，此特性能某些程度上限制SARS病毒於人群的傳播。實驗較為不尋常的發現是，HCoV-EMC/2012 可以在人、猴、豬、多個科或屬的蝙蝠等多種細胞生長，這與一般冠狀病毒情形不同。該研究製造出幾個不同科蝙蝠的腎或肺細胞株，HCoV-EMC/201都可以感染，但SARS病毒並無法感染，除非引入ACE2的表現；然而在人或豬腎細胞株，SARS病毒與HCoV-EMC/2012都可以感染。相對照之下顯示HCoV-EMC/2012有較廣泛的細胞接受性，是否暗示可感染的宿主有多種，能在物種間來回傳播？

這次能即時地將病原體找出而且譜出其基因體等重要資料，是拜新一代的基因定序與生物資訊技術所賜。荷蘭EMC團隊先使用random amplification與Roche 454 GS Junior deep sequencing ，所得核酸片段確認修剪後組合得到序列重疊組（contigs），將九成的序列拼湊出；再設計該病毒專一的引子得到各處的基因，確認並重疊序列後，得出這次共30多KB的連續序列（GenBank accession No. JX869059）。而德國團隊也於12月發表第二代的實驗診斷方法，包括針對HCoV-EMC/2012可能存在基因改變的區域，用RT-PCR分辨株間不同，以利後續基因親源關係建立；還有一個免疫螢光實驗室方法指引可用於檢驗病人恢復期的血清，也可於人群中確認抗體盛行率。根據歐洲CDC調查，目前境內約有半數的國家，已能使用第一代（或第二代）HCoV-EMC/2012的RT-PCR檢驗方法，其中有6國曾經驗過疑似的個案，藉此已排除250個案例。我國也應該儘速採用或建立這個病毒的實驗檢驗方法。

總結來說，此次的新型冠狀病毒已發現與2003/SARS有感染細胞特性之不同，對多個物種似乎都有感染可能，但最重要的帶原宿主、傳播途徑、危險因子等至今尚未明朗。所幸病毒基因的資料已經快速地解出，病毒偵測或血清學的實驗診斷已發展出並於一些國家中使用，初步發現並不常感染人，但病毒可能繼續演化，仍需持續監測。經過2003年的經驗，這回人類在多方面都有準備，希望能將HCoV-EMC/2012病毒株的衝擊降到最低。

圖說：HCoV-EMC/2012 （或稱London1_novel_CoV_2012，紅框者）與其他冠狀病毒之基因親源關係：1與3為Alpha- & Gamma-coronaviruses，2a-2d為Beta-coronaviruses下的各lineages（出處：September 2012, Eurosurveillance, vol 17；Severe respiratory illness caused by a novel coronavirus, in a patient transferred to the United Kingdom from the Middle East）。
《文/圖：感染症與疫苗研究所曾凡真助研究員、蘇益仁特聘研究員兼所長》