综述：呼吸道合胞病毒感染分子与细胞机制及其对预防和治疗药物的启示

　　本综述系统阐述了呼吸道合胞病毒（RSV）的分子与细胞机制及其防治策略，重点解析了病毒结构（F蛋白、G蛋白等）、复制周期和致病机制，总结了单克隆抗体（mAb）如尼塞维单抗（nirsevimab）和小分子抑制剂（如AK-0529）的最新进展，分析了当前免疫策略的实际应用与局限，并提出了药物研发的未来挑战与方向，为开发新型有效防治策略提供了重要见解。

　　

1 引言

呼吸道合胞病毒（RSV）是导致婴幼儿、老年人和免疫缺陷患者下呼吸道感染（LRTI）的主要病原体，对全球医疗系统和经济造成沉重负担。近年来，RSV预防策略取得显著进展，已有三种疫苗获批用于60岁以上老年人和孕妇的主动免疫，单克隆抗体尼塞维单抗（nirsevimab）也被批准用于婴儿RSV感染的预防。然而，感染后的有效抗病毒治疗仍是未满足的临床需求。本综述全面阐述了RSV感染的分子与细胞机制，包括病毒结构、复制周期和致病机制，系统总结了预防和治疗药物的最新进展，分析了当前免疫策略的实际应用和现有局限性，并讨论和提出了药物研发的挑战和未来方向。

2 RSV概述

2.1 RSV感染的全球负担

RSV是全球范围内广泛传播的呼吸道病毒，是急性LRTI的主要诱因。与流感病毒和SARS-CoV-2等影响所有年龄组的呼吸道病毒不同，RSV感染表现出明显的年龄相关易感性，最高疾病负担集中在婴儿、老年人和免疫缺陷个体。RSV具有高度传染性，几乎所有儿童在2岁前至少感染过一次RSV。2019年，全球5岁以下儿童发生约3300万例RSV相关急性LRTI，导致360万住院和101,400例死亡。6个月以下婴儿是RSV LRTD比例最高的年龄组。婴儿对RSV的高易感性主要源于其极其狭窄和发育中的气道。婴儿细支气管管腔直径不足成人的一半，这种解剖特征使他们更容易发生气道阻塞，从而引发炎症。此外，他们不成熟的免疫功能和母体抗体转移不足进一步加剧了对RSV感染的脆弱性。

2.2 RSV基因组与结构

RSV是一种有包膜、负链、单链RNA病毒，属于副粘病毒科，具有三种形态：球形、不对称和丝状。丝状形态是主要形式，直径0.5–12 μm，长度1–10 μm。基于单克隆抗体（mAb）的抗原反应性，RSV分为A和B两种亚型，进一步细分为11个RSV-A基因型和23个RSV-B基因型。两种亚型可在疫情中同时传播，但通常只有一种亚型占主导地位，且存在周期性基因型替换。

RSV病毒基因组长度为15.2 kb，按3′-NS1-NS2-N-P-M-SH-G-F-(M2-1/M2-2)-L-5′顺序包含10个基因，编码11种蛋白。非结构蛋白NS1和NS2有助于逃避先天免疫反应，抑制凋亡和干扰素（IFN）激活的信号通路，从而促进病毒复制。小疏水蛋白（SH）、粘附蛋白（G）和融合蛋白（F）是跨膜糖蛋白。其中F和G蛋白对病毒入侵宿主细胞至关重要。F蛋白通常以三聚体形式存在，在病毒和宿主细胞膜融合过程中从预融合（pre-F）构象转变为后融合（post-F）构象。F蛋白在不同毒株间高度保守，是RSV疫苗开发的主要靶点。小疏水蛋白（SH）作为病毒通道蛋白，增强膜通透性并调节宿主细胞凋亡。核蛋白（N）包裹病毒基因组以防止其降解，并作为转录和复制的模板。大聚合酶蛋白（L）、核蛋白（N）和磷蛋白（P）形成RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）复合物，对病毒转录和复制至关重要。四种核衣壳蛋白（N、P、L和M2-1）与病毒基因组RNA组装相互作用，形成螺旋核糖核蛋白（RNP）复合物。M2基因有两个重叠的开放阅读框，编码两种蛋白M2-1和M2-2。M2-1将M蛋白连接到RNP，而M2-2参与转录和复制过程。基质蛋白（M）位于病毒包膜内部，是病毒颗粒组装和释放所必需的。

2.3 RSV的生命周期

RSV主要靶向宿主的气道上皮细胞。其复制周期涉及多个 distinct 阶段，每个阶段由特定病毒蛋白与宿主细胞机制协同介导。

2.3.1 病毒附着与进入

RSV感染始于病毒颗粒附着到纤毛上皮细胞的顶表面。RSV G蛋白识别并结合宿主细胞表面的特定受体，如核仁素、CX3C motif 趋化因子受体1（CX3CR1）和硫酸肝素（HS）蛋白聚糖（HSPG）。成功附着后，F蛋白发生构象变化，驱动病毒包膜与宿主细胞膜融合，导致核衣壳释放到宿主细胞质中。有趣的是，虽然G蛋白促进这一过程，但它并不是病毒进入绝对必需的，因为F蛋白可以独立与固定的肝素或细胞硫酸肝素相互作用介导附着，尽管效率低于G蛋白介导的结合。

除了膜融合，RSV还可以通过巨胞饮进入宿主细胞，这一过程依赖于肌动蛋白重塑和Na⁺/H⁺交换器。G蛋白与宿主细胞膜上的特定受体结合，触发由Cdc42–PAK1轴介导的下游信号级联。这诱导了广泛的细胞骨架重组，导致在病毒附着部位形成特征性的膜皱褶和突起。病毒颗粒随后被这些膜延伸包裹，并通过巨胞饮内化到细胞中。新形成的巨胞饮体带有Rab5⁺标记并逐渐酸化，为病毒融合创造了有利环境。最终，F蛋白介导病毒包膜与巨胞饮体膜的融合，将病毒核衣壳释放到细胞质中。

2.3.2 病毒转录与基因组复制

进入宿主细胞后，病毒转录和复制在细胞质包含体（IBs）内进行。这一过程依赖于RSV聚合酶和宿主细胞的翻译系统。RSV聚合酶是由L和P蛋白组成的多功能RdRp。RdRp具有双重功能，既将病毒基因组转录成mRNA，又合成正义抗原组中间体以复制新的反义基因组。当RdRp识别病毒RNA 3′末端的启动子区域时，转录过程开始，然后从各自的基因起始（GS）序列依次转录每个病毒基因，并在基因结束（GE）序列处终止。M2-1蛋白在转录过程中通过防止提前终止和确保完整的mRNA合成发挥关键作用。新合成的mRNA经历由L蛋白介导的5′端加帽和3′端多聚腺苷酸化，之后被宿主细胞的核糖体复合物识别用于病毒蛋白翻译。

随着病毒N蛋白积累到足够水平并在M2-2蛋白的帮助下，RdRp的功能从转录转变为基因组复制。在此过程中，RdRp克服GS/GE信号，连续合成全长的抗原组RNA。新复制的抗原组和基因组RNA都被N蛋白包裹，然后与P、L和M2-1蛋白结合形成螺旋RNP，作为后续RNA合成的模板。

2.3.3 病毒组装与出芽

M蛋白在病毒组装和出芽中起关键作用。在病毒复制的后期，位于细胞核的M蛋白被招募到细胞质IBs，在那里与预先形成的RNP相互作用。同时，M蛋白也被招募到脂筏，与在内质网和高尔基体中经历翻译后修饰的病毒包膜糖蛋白（G、F和SH蛋白）形成糖蛋白复合物。在M蛋白的协调下，这些糖蛋白复合物与携带病毒RNA基因组的RNP组装，形成呈现球形或丝状形态的多态成熟病毒粒子，最终通过宿主细胞膜出芽释放。值得注意的是，病毒表面F蛋白不仅介导病毒-宿主细胞融合，还促进受感染细胞与邻近未感染细胞融合，导致多核巨细胞（合胞体）的形成。

2.4 RSV病理机制

RSV的发病机制与宿主过度的免疫反应密切相关。通过飞沫或接触传播后，病毒最初感染鼻咽和喉部的上皮细胞，引起上呼吸道症状，如鼻塞、流涕和喉咙痛。随后，病毒通过纤毛运动和咳嗽反射传播到下呼吸道，侵入终末细支气管和肺泡。在纤毛上皮细胞中，RSV破坏粘膜纤毛清除系统，损害纤毛运动并导致上皮细胞脱落。同时，病毒被宿主模式识别受体如Toll样受体（TLRs）和视黄酸诱导基因I（RIG-I）识别，激活免疫反应并触发各种细胞因子和趋化因子的释放，包括IL-33和胸腺基质淋巴细胞生成素（TSLP）。IL-33激活2型先天淋巴细胞（ILC2s）和Th2细胞，促进过度分泌2型细胞因子如IL-4、IL-5和IL-13，从而驱动Th2偏向的免疫反应。这种异常的免疫极化导致一系列特征性病理变化，包括杯状细胞增生和化生，粘液分泌显著增加，炎症部位大量嗜酸性粒细胞浸润。同时，中性粒细胞也被招募到感染区域，通过释放中性粒细胞胞外陷阱（NETs）参与抗病毒防御。然而，过度的炎症反应导致NETs与脱落的纤毛上皮细胞和过多的粘液混合，形成致密的粘液栓，导致气道阻塞。此外，感染期间释放的炎症介质增强平滑肌收缩反应性，导致气道高反应性和支气管痉挛。这构成了喘息和呼吸困难临床表现的关键病理基础，并经常引发婴儿的细支气管炎。

此外，如果病毒突破终末细支气管并侵入肺泡，可引发严重的肺炎症状。肺泡内的病毒复制抑制II型肺泡上皮细胞肺表面活性物质的合成和分泌，导致肺泡表面张力增加和肺泡稳定性受损。同时，蛋白激酶C信号通路的激活抑制上皮钠通道功能，显著损害主动肺泡液清除，导致肺泡内液体积聚。伴随的炎症反应促进大量炎症介质如TNF-α和VEGF的释放，导致肺泡-毛细血管屏障完整性破坏和血管通透性显著增加。这些病理改变共同诱导肺泡塌陷和肺水肿形成，严重损害气体交换功能，最终表现为严重的临床症状，包括低氧血症和呼吸窘迫。

值得注意的是，RSV感染显著增加继发细菌感染的风险。病毒上调呼吸道上皮细胞表面细菌受体的表达，包括细胞间粘附分子1（ICAM-1）、血小板活化因子受体和癌胚抗原相关细胞粘附分子1。同时，RSV诱导的粘膜纤毛清除损害削弱了从下气道清除细菌的能力。这些变化为细菌病原体如肺炎链球菌和流感嗜血杆菌在下呼吸道定植和入侵创造了有利条件。临床数据表明，合并细菌感染的RSV感染儿童通常病情更严重，面临更大的治疗挑战。

长期来看，儿童期严重的RSV感染与哮喘和反复喘息的风险增加显著相关。这可能是因为病毒感染期间建立了异常的免疫记忆，特别是Th2免疫反应的持续激活，导致慢性气道炎症和重塑。此外，肺发育关键时期的严重感染可能干扰正常的肺泡化，使一些儿童留下持续的肺功能障碍。因此，早期识别高风险儿童并采取针对性预防措施至关重要。

3 RSV预防和治疗性抗体

针对老年人和孕妇的疫苗已相继获批上市，为高风险人群提供了有效的主动免疫保护。然而，目前尚无获批用于婴幼儿的疫苗，使得抗体被动免疫成为这一脆弱人群对抗RSV的唯一预防/治疗选择。本节介绍RSV相关抗体，包括已上市、目前正在研发中和已停产的抗体。

3.1 RSV免疫球蛋白

被动免疫是指生物体通过被动接收抗体、致敏淋巴细胞或其衍生物获得的特异性免疫保护。RSV免疫球蛋白（Ig）是从人血浆中提取的多克隆抗体制剂，具有高效价的RSV中和抗体。

3.1.1 Respigam (RSV-IGIV)

Respigam是第一个美国FDA批准的免疫预防剂，具有高效价的RSV中和抗体，于1993年用于预防儿童严重RSV细支气管炎。研究表明，高剂量Respigam（750 mg/kg）治疗显著降低了249名患有先天性心脏病（CHD）、支气管肺发育不良（BPD）或早产儿的RSV感染儿童的住院频率、总住院天数和重症监护室（ICU）天数。尽管试验期间有六名儿童死亡，但无一死亡归因于IGIV使用或RSV引起的疾病。另一项研究评估了Respigam在高风险婴儿中的安全性和有效性：预防研究和心脏研究。在预防研究中，每月给早产儿和BPD儿童施用Respigam是安全且耐受性良好的，并有效缩短了住院时间。在心脏研究中，Respigam治疗反而增加了CHD儿童意外发绀的发生率和不良术后结局，这可能是由于IGIV诱导的高粘血症和相对红细胞增多症。鉴于这些考虑，Respigam被批准用于早产儿和BPD儿童，不用于CHD儿童。然而，Respigam有一些局限性，包括高成本、高制备要求和需要静脉注射。随着1998年美国FDA批准第一个抗RSV单克隆抗体帕利珠单抗（palivizumab），Respigam于2004年退出市场。

3.1.2 RI-001

原发性免疫缺陷病（PIDD）患者通常无法产生足够的抗体来对抗感染。定期施用Ig以补充抗体可能会降低这些患者发生严重细菌或病毒感染的风险。RI-001是一种从健康成年供体的混合血浆池中提取的静脉注射免疫球蛋白制剂，含有比RespiGam更高的中和抗RSV滴度（>商业IGIV平均值的1.5倍）。一项涉及15名免疫功能低下的RSV感染患者的II期试验表明，血清中RSV中和抗体滴度显著增加，且耐受性极佳。尽管发生了四例死亡，但其中三名患者在接受药物前已接近100%死亡率，没有死亡与R1-001的施用有关。RI-001被认为是治疗免疫功能低下或免疫缺陷的RSV感染患者的有希望的候选药物。然而，RI-001的临床使用受到限制，因为它在PIDD和其他从IG使用中受益的患者中存在与RespiGam相同的局限性。

3.1.3 RI-002

RI-002源自至少1000名正常来源的供体，因此符合美国FDA治疗PIDD患者的指南。同时，RI-002满足麻疹、脊髓灰质炎、破伤风和乙型肝炎的最低滴度要求，并且还含有标准化的升高水平的RSV中和抗体。RI-002在PIDD患者中的疗效和安全性已在美国进行的一项开放标签III期研究中得到评估。主要疗效终点是急性严重细菌感染（SBI）的年发生率，在55.88研究年中没有观察到SBI（SBI发生率低于每年每例受试者<1.0例SBI的标准）。次要疗效终点也显示出低发生率的所有类型事件，包括因感染而错过工作的天数（每年每例受试者1.66天）、计划外医生访视（每年每例受试者0.97次）和因感染住院的天数（每年每例受试者0.018次住院）。一项药代动力学研究显示，RI-002维持了与基线相似的IgG和特异性抗体水平，不同剂量和给药周期之间的抗体水平变化很小。研究期间报告了两起严重不良事件，但与RI-002无关。这些数据证明了RI-002在PIDD患者中的显著疗效和良好的安全性。

过度的病毒复制可能驱动PIDD患者的RSV发病机制。Boukhvalova等人报道，RI-002抑制免疫功能低下的棉鼠中RSV的 prolonged 复制，加速病毒清除，并减少肺组织和气道内衬的损伤。此外，RI-002具有高效的抗RSV抗体效力，并显著增加针对其他呼吸道病毒的特异性抗体，如甲型和乙型流感病毒、副流感病毒、人偏肺病毒和冠状病毒。这些呼吸道病毒在PIDD患者中非常常见，并经常导致细菌重复感染。RI-002目前以商品名Asceniv被批准用于治疗成人和青少年的原发性体液免疫缺陷病。

3.2 抗F蛋白单克隆抗体

单克隆抗体在RSV预防方面优于多克隆抗体，具有高中和效力、延长半衰期和优异的给药便利性，使其成为首选的被动免疫选择。RSV的关键中和表位集中在F蛋白上，这是一种I型跨膜糖蛋白，存在于两种构象状态：pre-F和post-F。尽管post-F构象更稳定，但它诱导的抗体表现出有限的中和能力。相比之下，亚稳态的pre-F构象包含更多关键的中和表位，能引发更强的抗体反应。迄今为止，已在F蛋白上鉴定出至少七个抗原位点，并成功开发了位点特异性抗体。其中，位点?和V是pre-F构象独有的，而其他位点（I–IV）在pre-F和post-F构象中都存在。特别重要的是，针对位点?的中和抗体（例如nirsevimab）表现出最强的中和活性。相关表位于pre-F三聚体的顶端，由heptad repeat A（HRA）区域折叠成球状头部结构形成——其独特的构象特征 underlie 高效的中和抗体反应。然而，位点?在不同RSV亚型间的相对较高变异性引起了