李曉紅，王辰，張伯禮，楊寶峰

a Chinese Academy of Engineering, Beijing 100088, China

b Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College, Beijing 100730, China

c Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 301617, China

d Harbin Medical University, Harbin 150081, China

新冠病毒肺炎（COVID-19）由嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒2（SARS-CoV-2）的正鏈RNA病毒引起，這是一種與SARS-CoV和中東呼吸系統(tǒng)綜合征（MERS）冠狀病毒來自同一家族的新型冠狀病毒。因其具有空前的人傳人能力，已迅速傳播到全球的各個角落，在4月中旬有213個國家和地區(qū)被感染。COVID-19的不良預(yù)后表現(xiàn)為與多器官功能障礙/衰竭相關(guān)的肺部疾病，這引起了嚴(yán)重且廣泛的擔(dān)憂，也造成了一些國家和地區(qū)的恐慌和焦慮。盡管中國和歐洲一些國家（如意大利、西班牙和德國）已有效控制了COVID-19，但由于其對全球衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)和社會的破壞力，大流行仍然對其他許多國家構(gòu)成嚴(yán)峻而復(fù)雜的威脅。截至2020年9月，僅在美國，報道的COVID-19患者數(shù)量就超過700萬人，這一感染數(shù)據(jù)居世界首位，其次是印度、巴西等。更令人擔(dān)憂的是，隨著第一波COVID-19浪潮的消退，趨勢趨于惡化：第二波即將來臨，并可能繼續(xù)在全球蔓延，進(jìn)而造成破壞。實(shí)際上，一些國家和地區(qū)已經(jīng)目睹了疫情的第二波浪潮。這種情況可以用諺語“一波未平，一波又起”來形容，意味著麻煩一個接著一個。

目前，盡管因COVID-19的暴發(fā)，臨床和基礎(chǔ)研究都迅速增加，但我們?nèi)悦媾R嚴(yán)峻的困境，即缺乏經(jīng)證實(shí)的有效且標(biāo)準(zhǔn)的COVID-19治療方法。毫無疑問，我們分享從COVID-19意外暴發(fā)中獲取的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，與疫情斗爭了數(shù)月而獲得的知識和經(jīng)驗(yàn)，以及深入研究該領(lǐng)域而獲得的科學(xué)成果和結(jié)論是適當(dāng)?shù)暮涂扇〉?。這是我們?yōu)榧磳⒌絹淼牡诙–OVID-19暴發(fā)做好準(zhǔn)備并最大限度地減少其破壞勢頭的一種方式。因此，Engineering期刊的編委會決定及時出版有關(guān)COVID-19的專題。

本期新冠病毒肺炎專題旨在為臨床醫(yī)生和科學(xué)家提供一個機(jī)會，使其能夠提出新的思想和想法，討論存在的問題和疑問，交換意見和觀點(diǎn)，并從基礎(chǔ)和臨床研究來呈現(xiàn)當(dāng)前有關(guān)COVID-19的最新發(fā)現(xiàn)。為了保持該期刊的高標(biāo)準(zhǔn)，我們認(rèn)真選擇了此專題的內(nèi)容，并進(jìn)行了嚴(yán)格的同行評審。本期新冠病毒肺炎專題的目的是從不同角度更新對COVID-19及其治療方法的理解，涵蓋COVID-19研究的六個領(lǐng)域：COVID-19藥物治療的臨床試驗(yàn)，COVID-19治療的替代方法，篩查感染人群，預(yù)防COVID-19暴發(fā)和擴(kuò)散，SARS-CoV-2主動入侵人體細(xì)胞的分子水平屬性以及COVID-19管理的倫理文化問題，如下所述。

預(yù)防SARS-CoV-2傳播的主要有效策略是制定緊急決策，并加強(qiáng)封鎖措施，包括城市封鎖、社會隔離、經(jīng)濟(jì)封鎖和個人隔離。然而，雖然用于治療該疾病的主要療法是抗病毒藥、氯喹/羥氯喹以及結(jié)合生命支持的呼吸療法，但在COVID-19患者的臨床治療中尚未通過大規(guī)模研究證實(shí)任何治療藥物或其他手段具有顯著療效。顯然，人們迫切需要專門設(shè)計(jì)的隨機(jī)臨床試驗(yàn)來確定最合適的循證治療方式。

在本期新冠病毒肺炎專題中，鐘南山等總結(jié)了中國抗擊COVID-19的主要策略和進(jìn)展。為給全球控制疫情提供有效信息，中國在抗擊SARS和MERS的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過揭示COVID-19的病毒傳播途徑和臨床特征，開發(fā)新的治療性干預(yù)措施和疫苗，在科學(xué)界發(fā)揮了關(guān)鍵作用。早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早隔離、早治療的原則是有效控制這一迅速蔓延的全球疫情的關(guān)鍵步驟。

張伯禮等撰寫了一篇有關(guān)開發(fā)COVID-19臨床試驗(yàn)核心結(jié)局指標(biāo)集（COS）的文章，以解決在臨床試驗(yàn)中長期存在的使用非標(biāo)準(zhǔn)化的（即不一致、不規(guī)范、不合理和非必要）結(jié)果測試醫(yī)療干預(yù)措施的有效性和安全性的問題。COS-COVID有望為評估COVID-19患者的循證治療和管理提供標(biāo)準(zhǔn)化的、可靠且實(shí)用的結(jié)果集，同時提供指南使未來臨床試驗(yàn)設(shè)計(jì)更合理。COS-COVID不僅可以用于臨床試驗(yàn)，而且還可以用于系統(tǒng)評價/元分析、指南以及其他有關(guān)COVID-19證據(jù)評估和決策的研究。中西醫(yī)結(jié)合治療新冠肺炎療效評價中，控制患者由輕癥轉(zhuǎn)為重癥是評價新冠肺炎患者療效的金指標(biāo)。

劉磊和鐘武等介紹了一項(xiàng)開放性非隨機(jī)對照研究的結(jié)果，該研究涉及用法匹拉韋治療COVID-19。法匹拉韋是一種新型的RNA依賴性RNA聚合酶抑制劑，具有廣泛的抗病毒活性，可用于治療流感和埃博拉病毒。他們發(fā)現(xiàn)，口服法匹拉韋加上干擾素（IFN）-α氣霧劑吸入在控制COVID-19發(fā)展和病毒清除方面的效果明顯更好。這些結(jié)果與最近發(fā)表的一些案例研究和臨床試驗(yàn)基本一致。

此外，楊寶峰團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一項(xiàng)隨機(jī)雙盲對照試驗(yàn)，以測試特力阿扎維林治療COVID-19的有效性和安全性。這些學(xué)者發(fā)現(xiàn)，與安慰劑相比，特力阿扎維林聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)療法對臨床結(jié)局的改善并沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。但是，使用特力阿扎維林治療顯示臨床改善的患者人數(shù)是使用安慰劑療法的兩倍，并且使用特力阿扎維林療法患者的臨床改善中值時間比使用安慰劑的患者縮短了五天。另外，接受特力阿扎維林治療的患者接受呼吸道、心臟、腎、肝或凝血支持的伴隨療法較少。這項(xiàng)工作首次表明了特力阿扎維林治療COVID-19的潛力。

在與COVID-19的戰(zhàn)斗中，有一個與中草藥配方（CHF）的驚人治療功效有關(guān)的有趣故事。在這里，劉良等闡述了從文獻(xiàn)報道和專利藥物中發(fā)現(xiàn)的CHF的潛在用途和治療機(jī)制，CHF治療COVID-19功效的科學(xué)依據(jù)以及CHF對SARS-CoV-2的靶向機(jī)制。還提出了驗(yàn)證CHF療效的寶貴觀點(diǎn)，以便通過多種高科技技術(shù)更好地闡明其科學(xué)基礎(chǔ)，并促進(jìn)人們廣泛理解并接受CHF作為COVID-19的替代藥物。

缺乏針對COVID-19的有效藥物療法，已促使臨床醫(yī)生和科學(xué)家考慮采用其他方法來應(yīng)對突發(fā)公共衛(wèi)生事件。治療和預(yù)防疾病的關(guān)鍵無疑是增強(qiáng)患者和健康受試者的免疫功能，對于傳染性疾病如COVID-19尤其是這樣。免疫是基本醫(yī)療保健的重要組成部分，也是一項(xiàng)無可爭辯的人權(quán)，每年可挽救200萬～300萬人的生命。疫苗接種通過與人體的自然防御系統(tǒng)共同建立保護(hù)機(jī)制，預(yù)防了20多種威脅生命的疾病，其中包括傳染病的暴發(fā)。因此，它們是全球衛(wèi)生安全的基礎(chǔ)，將成為抗擊COVID-19的重要工具。開發(fā)有效疫苗是COVID-19的重中之重和長期解決方案。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)，目前全球范圍內(nèi)正在研究和開發(fā)100多種候選COVID-19疫苗，與時間賽跑，以加速新療法和疫苗的開發(fā)，中國正處于領(lǐng)先地位。《柳葉刀》雜志最近發(fā)布了第一批COVID-19疫苗的I期和II期臨床試驗(yàn)的結(jié)果，這項(xiàng)研究是由軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物工程研究所的陳薇領(lǐng)導(dǎo)的。參與者單劑量注射該疫苗，在14 d內(nèi)便可安全有效地產(chǎn)生SARS-CoV-2特異性抗體。這些結(jié)果是我們對抗COVID-19的重要里程碑。更有希望的是，II期試驗(yàn)為更多人群提供了關(guān)于安全性和免疫原性的進(jìn)一步證據(jù)，促使了正在開展的III期試驗(yàn)。中國已承諾，一旦獲得COVID-19疫苗，它將造福全球。在本期新冠病毒肺炎專題中，陳薇等討論了疫苗研發(fā)面臨的相關(guān)挑戰(zhàn)和困難，主要挑戰(zhàn)包括與疫苗安全性、有效性及人體挑戰(zhàn)試驗(yàn)和疫苗生產(chǎn)能力有關(guān)的問題，這些問題不僅受到科學(xué)和技術(shù)方面的限制，而且還要考慮道德、經(jīng)濟(jì)和公眾等因素。

眾所周知，腸道菌群嚴(yán)重影響著肺部疾病。反過來，呼吸道病毒感染會引起腸道菌群的擾動。有趣的是，最近一項(xiàng)報道稱在受感染患者的糞便中發(fā)現(xiàn)了SARSCoV-2RNA。腸道菌群多樣性隨著年齡的增長而降低，COVID-19主要在老年患者中致命。這些發(fā)現(xiàn)都指出了腸道菌群在控制COVID-19中的作用，這意味著改善腸道菌群特征可能是治療該疾病的另一種策略。確實(shí)，在本期新冠病毒肺炎專題中，李蘭娟等提供了有力的證據(jù)來證明調(diào)控腸道菌群是作為COVID-19臨床治療的潛在替代策略。李蘭娟團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一項(xiàng)臨床研究，確定了十種主要的腸道菌群是COVID-19的潛在治療靶標(biāo)和診斷生物標(biāo)志物。他們進(jìn)一步建立了腸球菌/腸桿菌科細(xì)菌菌株，將其作為一種快速的非侵入性的信號，可用于診斷COVID-19及預(yù)警危重患者的死亡。這些發(fā)現(xiàn)將極大地促進(jìn)針對COVID-19治療的腸道菌群譜的發(fā)展。此外，它們與關(guān)于特定細(xì)菌制劑有益于改善SARS-CoV-2感染呈陽性患者的臨床狀況的最新文獻(xiàn)一致。

作為COVID-19的另一種替代治療方法，間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）移植已在治療急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）、炎癥和膿毒癥中顯示出了初步的前景，這些是導(dǎo)致COVID-19患者死亡的主要原因。該治療方法可以通過保護(hù)肺泡上皮細(xì)胞、恢復(fù)肺微環(huán)境、預(yù)防肺纖維化、治療肺功能障礙，減少COVID-19患者體內(nèi)促炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，促進(jìn)受損組織的修復(fù)。李蘭娟通過她的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的一項(xiàng)臨床研究展示了一些有趣的結(jié)果，該研究討論了MSC在治療由H7N9感染引起的ARDS中的功效。他們關(guān)于H7N9的數(shù)據(jù)表明，基于以下論點(diǎn)，使用基于MSC的療法可能成為治療COVID-19的一種有前景的替代策略。首先，H7N9和COVID-19具有相似的并發(fā)癥（如ARDS、肺衰竭）和相應(yīng)的多器官功能障礙。其次，H7N9-ARDS和COVID-19具有相似的癥狀，包括發(fā)燒、咳嗽、氣短、咳痰和呼吸困難。再次，MSC減少了炎癥因子的分泌，從而通過其免疫調(diào)節(jié)功能抑制了細(xì)胞因子風(fēng)暴，這是抑制甲型流感和冠狀病毒致死事件的共同信號機(jī)制。這一點(diǎn)得到張毅等的支持，他們分享了對MSC作為COVID-19的治療選擇的看法和評論。由于COVID-19的廣泛傳播，人們已經(jīng)進(jìn)行了許多臨床研究來檢查MSC在治療COVID-19患者中的作用。

高血壓、糖尿病或肥胖患者更易感染重癥COVID-19，這給COVID-19患者的臨床治療帶來重大挑戰(zhàn)。基于團(tuán)隊(duì)對感染COVID-19的2型糖尿病患者的臨床特征和預(yù)后的回顧性研究，郭姣等強(qiáng)調(diào)進(jìn)行血糖和脂質(zhì)代謝的最佳管理是確保更好的臨床結(jié)果的關(guān)鍵。這項(xiàng)研究提供了第一個直接證據(jù)表明COVID-19患者并發(fā)2型糖尿病和高血壓、冠心病和慢性腎病的頻率較高，與沒有糖尿病的對照組相比，伴有代謝合并癥的COVID-19患者的嚴(yán)重程度更高。

COVID-19具有高度傳染性，需要早發(fā)現(xiàn)、早隔離、早治療。對感染SARS-CoV-2的人群進(jìn)行篩查，可以為COVID-19的早期診斷提供及時干預(yù)，并遏制病毒的傳播，其重要性無法用言語表達(dá)：全球抗擊COVID-19流行病的努力已高度依賴于對冠狀病毒SARS-CoV-2進(jìn)行準(zhǔn)確、快速和頻繁的測試。遏制該病的流行需要大規(guī)模、高通量的篩選和測試。在這里，沈洪兵團(tuán)隊(duì)報道了一種改進(jìn)的易感-暴露-感染-移除的傳播動力學(xué)模型，以評估臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施和全城癥狀排查對武漢市COVID-19疫情防控的貢獻(xiàn)。這種獨(dú)特的模型為預(yù)測、預(yù)防和控制當(dāng)前和將來的流行病提供了寶貴的工具和措施。

李蘭娟介紹了她的團(tuán)隊(duì)為建立COVID-19早期篩查模型而開展的多中心病例研究，使用深度學(xué)習(xí)技術(shù)的肺部計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）圖像，以區(qū)分COVID-19與甲型流感病毒性肺炎和健康病例。其極高的總體準(zhǔn)確率（86.7%）表明可以使用深度學(xué)習(xí)模型作為輔助診斷工具對COVID-19患者進(jìn)行有效的早期篩查。

程京團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種高通量、多指標(biāo)的等溫?cái)U(kuò)增平臺（RTisochipTM-W系統(tǒng)），用于快速同時檢測SARSCoV-2。該平臺能夠在一次測試中識別出包括SARSCoV-2在內(nèi)的19種不同類型的常見呼吸道病毒，其還具有周轉(zhuǎn)時間短、通量靈活、手動操作最少化以及可與傳統(tǒng)的反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（RT-PCR）媲美的高靈敏度的優(yōu)勢。該平臺為診斷和篩選SARS-CoV-2及其他呼吸道病毒提供了強(qiáng)大而實(shí)用的工具。

SARS-CoV-2的蔓延和破壞主要?dú)w因于其快速的水平傳播；盡管經(jīng)胎盤傳播的病例報道得越來越多，但這種病毒的垂直傳播仍然存在爭議。喬杰等在本期新冠病毒肺炎專題中介紹的工作表明了胚胎移植過程中胚胎感染的潛在風(fēng)險。喬杰團(tuán)隊(duì)根據(jù)文獻(xiàn)中已有的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)，分析了在植入前胚胎和早期母胎界面上血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）和跨膜絲氨酸蛋白酶2（TMPRSS2）的轉(zhuǎn)錄表達(dá)情況，并發(fā)現(xiàn)了第6天胚胎的滋養(yǎng)外胚層（TE）細(xì)胞中ACE2和TMPRSS2大量共表達(dá)，且存在著顯著的性別差異。他們得出結(jié)論，在植入前胚胎發(fā)育和早期妊娠中存在垂直傳播的可能性，這引起了人們對此問題的嚴(yán)重關(guān)注。他們的發(fā)現(xiàn)警醒了人們需要采取必要措施保護(hù)感染了SARS-CoV-2的孕婦或準(zhǔn)備懷孕的女性。

隔離措施包括全市隔離、經(jīng)濟(jì)關(guān)閉和社會活動封鎖，這是迄今為止遏制SARS-CoV-2傳播最有效的方法。防止個人感染的另一層保護(hù)措施是戴口罩和保持社交距離，因?yàn)楦咧虏⌒缘腃OVID-19感染主要通過呼吸感染飛沫或接觸感染飛沫傳播。

戴口罩是防止吸入或接觸受病毒感染的飛沫的基本且必要的個人防護(hù)手段。但是，幾乎在所有國家和地區(qū)，口罩的供需缺口都很大，甚至在疫情暴發(fā)之前就存在這種缺口。在這方面，需要延長一次性口罩的使用壽命，以便其可以重復(fù)使用。在本刊中，陳建峰等介紹了用戶友好的實(shí)用技術(shù)和方法的開發(fā)和驗(yàn)證，以對使用過的口罩進(jìn)行多次重復(fù)使用消毒，也介紹了一種基于熒光納米顆粒滲透探傷的口罩檢測新方法。這項(xiàng)工作為COVID-19等緊急情況下口罩短缺問題提供了切實(shí)可行的解決方案，為可重復(fù)使用口罩的研制和驗(yàn)證提供了可行且經(jīng)濟(jì)的程序，以應(yīng)對未來疫情的暴發(fā)。

王辰帶隊(duì)奮戰(zhàn)在抗擊COVID-19的前線，并創(chuàng)新地創(chuàng)建了稱為“方艙醫(yī)院”（即移動艙式醫(yī)院）的臨時醫(yī)療設(shè)施，從而挽救了成千上萬COVID-19患者的生命。在這里，王辰等展示了一項(xiàng)有趣的研究，即通過預(yù)測在有和無公共假期政策的情況下COVID-19的流行趨勢和流行軌跡，并使用房室模型來模擬病毒在中國的動態(tài)傳播，這考察了公共假期對COVID-19傳播的影響。研究結(jié)果表明，延長公共假期是緩解和遏制新流行病蔓延的有力手段，并表明了在未來的大流行病中實(shí)施公共假期政策的重要性。

盡管人們普遍認(rèn)為蝙蝠是SARS-CoV-2的原始宿主和天然宿主，但尚不清楚該病毒是如何進(jìn)入人體的。從理論上講，病毒可能是通過在非人類宿主中的自然選擇進(jìn)化到目前的致病狀態(tài)，然后再轉(zhuǎn)移到人類身上。另一種情況是，該病毒的非致病性版本可能從動物宿主跳躍到人體內(nèi)，然后在人體內(nèi)突變到目前的致病性狀態(tài)。然而，“零號病人”的缺失使科學(xué)家們陷入了剖析這兩種可能性的兩難境地。在此，為了更好地研究COVID-19的起源以及SARS-CoV-2侵入人體的途徑，曲久輝等提出了一個有趣的模型“自然宿主-環(huán)境介質(zhì)-人類”。該模型引入了承載SARS-CoV-2的環(huán)境介質(zhì)（動物糞便/水、土壤，以及被動物尿液、唾液、糞便及分泌物污染的食物），并強(qiáng)調(diào)其作為準(zhǔn)宿主的重要性，這些介質(zhì)在自然宿主（可能是蝙蝠）和人類之間架起橋梁，從而介導(dǎo)了SARS-CoV-2從飛行哺乳動物向人類的轉(zhuǎn)移。這種獨(dú)特的分析可以追蹤SARS-CoV-2的來源而無需識別“零號病人”。

現(xiàn)在清楚的是，位于細(xì)胞質(zhì)膜上的ACE2受體是SARS-CoV-2入侵人類細(xì)胞（如肺細(xì)胞）的大門，而開啟這種“門閂”的鑰匙是SARS-CoV-2中釘頭錘狀的刺突蛋白尖端。此后，SARS-CoV-2劫持了人類細(xì)胞的蛋白質(zhì)制造機(jī)制進(jìn)行自我復(fù)制。從理論上講，細(xì)胞表達(dá)的ACE2越多，它打開的門就越多；因此，它更容易受到SARS-CoV-2感染。上述喬杰等的工作就是利用了這一機(jī)制，通過比較ACE2的表達(dá)譜，揭示了植入前和妊娠早期SARS-CoV-2垂直傳播的潛在風(fēng)險。

從狹義來說，COVID-19流行或大流行主要是醫(yī)學(xué)問題。然而，從廣義來說，這場公共衛(wèi)生危機(jī)深刻地影響著社會的各個方面，這不僅包括經(jīng)濟(jì)、就業(yè)、環(huán)境、公共安全、公共活動，甚至也威脅到了人們的日常生活。如果不能處理好這些問題，可能會使本已困難的社會狀況更加惡化。準(zhǔn)確地說，諸如COVID-19之類的事件是一個復(fù)雜的社會問題，它不僅限于醫(yī)療和公共衛(wèi)生保護(hù)。劉合等從不同的角度提出了關(guān)于COVID-19預(yù)防和控制的有趣觀點(diǎn)——倫理問題。文中將COVID-19預(yù)防和控制工作視為一個應(yīng)急工程管理系統(tǒng)，其中涉及包括地方?jīng)Q策者（地方政府）、醫(yī)學(xué)科學(xué)家、衛(wèi)生工作者和公眾在內(nèi)的不同利益攸關(guān)群體，并根據(jù)其各自的角色進(jìn)行分工。

本期新冠病毒肺炎專題的每篇文章都有其獨(dú)特的切入點(diǎn)和視角，探討了新冠病毒及其相關(guān)疾病。它們共同強(qiáng)調(diào)了與全球大流行緊急情況相關(guān)的基礎(chǔ)研究和臨床研究的現(xiàn)狀和進(jìn)展。本期專題旨在匯總最新的研究和觀點(diǎn)，以便更好地就與COVID-19相關(guān)的臨床和科學(xué)問題進(jìn)行交流和討論。這樣，我們就能更好地掌握新的知識，抵御新一波COVID-19的沖擊。

COVID-19流行病正在改變國際格局。它也將對人們未來的思維和行為產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。在過去六個月、現(xiàn)在以及可能不久的將來，這種流行病會成為困擾世界的最主要因素。但是，我們對這種病毒和這種疾病的了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，將來我們也不可能完全了解所有傳染病。未來大流行病問題不僅是醫(yī)學(xué)界所關(guān)注的問題，它還應(yīng)該涉及整個社會。我們必須考慮我們面臨的科學(xué)和社會問題，明確我們應(yīng)該承擔(dān)的責(zé)任，然后將這些想法付諸行動。