为什么托珠单抗可以有效治疗严重的COVID-19?

2019年12月，由一种新型冠状病毒引起的严重肺炎相关呼吸综合征(COVID-19)被发现，并迅速传播，已成为一项全球性的公共卫生挑战。约25%的COVID-19患者出现严重并发症，包括急性呼吸窘迫综合征(ARDS)，甚至进入重症监护病房(ICU)住院并死亡。目前，探索重症COVID-19的死亡原因和推进新型治疗方法的开发至关重要。尸检活检标本分析提示，宿主免疫反应异常和炎性细胞因子风暴引起的肺泡分泌物增多可能阻碍了肺泡气体交换，是COVID-19重症患者高死亡率的原因之一。我们的研究发现，致病T细胞和炎症单核细胞通过大量的白介素6激发炎症风暴，因此靶向IL-6通路的单克隆抗体可能抑制炎症风暴。此外，阻断IL-6受体的Tocilizumab治疗取得了令人鼓舞的临床效果，包括体温迅速恢复正常，呼吸功能改善。因此，我们认为托珠单抗是一种有效的治疗COVID-19重症患者的方法，可以缓解炎症风暴，降低死亡率。

在过去几十年里，据报道，两种已知的致病性人类冠状病毒，即严重急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV)和中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)，会损害呼吸道，并导致高发病率和死亡率[1］．严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARS-CoV-2)是2019年12月在中国湖北省武汉市报告的一种新发现的冠状病毒(2019- ncov) [2］．根据中国疾病预防控制中心(CDC)的数据，截至2020年3月21日，共报告81416例，其中3261例死亡病例。与此同时，除中国以外的其他国家报告了19万例病例，其中7992例死亡病例。在意大利，迄今为止约有47.021人感染，4.032人死亡[3.］．由新型冠状病毒(SARS-CoV-2)引起的冠状病毒病(COVID-19)在全球爆发似乎不可避免。在这些新冠肺炎患者中，大多数首发症状为发热、咳嗽、肌痛或疲劳等。大多数患者可以康复，但约25%的患者会发展成严重并发症，包括急性呼吸窘迫综合征(ARDS)，可能迅速恶化为呼吸衰竭，需要进入重症监护病房(ICU)，甚至导致多器官衰竭[4,5］．因此，探索重症COVID-19的死亡原因和推进新型治疗方法的开发是当前至关重要的。

尽管病毒引起的细胞病变效应和宿主免疫反应的病毒逃避被认为是疾病严重程度的重要因素，但对死于SARS和MERS的人类的研究表明，异常的宿主免疫反应会导致炎症细胞因子风暴和致命疾病[1］．与SARS和MERS的炎症细胞因子相似，COVID-19患者血浆中炎症细胞因子的浓度也升高，如肿瘤坏死因子α (TNF-α)、白细胞介素(IL) 2、7和10、粒细胞集束刺激因子(G-CSF)、单核细胞趋化蛋白1、巨噬细胞炎症蛋白1 α和干扰素-γ诱导蛋白10，特别是在ICU患者中，这意味着发生了细胞因子风暴[4］．

此外，新冠肺炎患者外周血淋巴细胞减少，影像学表现为特征性肺磨玻璃改变[4,5］．最重要的是，在COVID-19死亡患者尸检活检样本中，组织学检查显示双侧弥漫性肺泡损伤，包括水肿、蛋白样渗出、肺细胞局灶性反应性增生伴斑片状炎症细胞浸润和多核巨细胞[6,7］．尸检还发现II型肺泡上皮细胞明显增殖，部分细胞脱落。肺泡间隔充血，水肿，明显血管内血栓形成。局灶性单核细胞、淋巴细胞和浆细胞浸润肺间质。免疫组化结果显示免疫细胞CD3、CD4、CD8、CD20、CD79a、CD5、CD38、CD68阳性[8］．这些现象进一步说明SARS-CoV-2感染中存在严重的肺部炎症免疫细胞。因此，宿主免疫反应异常和炎性细胞因子风暴引起的肺泡分泌物增多可能阻碍了肺泡气体交换，是COVID-19重症患者高死亡率的原因之一。

炎症风暴指的是失控的过度炎症反应和免疫系统的错误。为了明确在这些COVID-19重症患者中，哪些免疫细胞参与其中，哪些炎症细胞因子是关键靶点，我们分析了来自中国科学技术大学第一附属医院的COVID-19重症和危重症患者的外周血样本，发现重症和危重症患者的单核细胞和T细胞明显低于正常对照组。这些来自重症监护室COVID-19患者的异常致病T细胞表现为激活特征，伴IFN-γ和GM-CSF共表达。这一现象引起了我们的警惕，因为GM-CSF能够控制炎性骨髓细胞，特别是单核细胞的多种致病能力[9］．不出所料，炎性单核细胞带有CD14⁺CD16⁺表型存在于新冠肺炎患者外周血中，且在重症监护室危重患者中有较大人群。值得注意的是，在没有PMA的重新刺激或莫能菌素的孵育的情况下，可以从这些炎性单核细胞中检测出大量的IL-6，尤其是在ICU患者中。因此，这些致病的Th1细胞(GM-CSF⁺干扰素-γ⁺)和炎性单核细胞(CD14⁺CD16⁺IL-6的高表达，尤其在重症监护室COVID-19患者中存在[10］．鉴于在COVID-19患者尸检活检样本中观察到大量单核炎症淋巴细胞，我们认为这些致病T细胞和炎症单核细胞可能大量进入肺循环，在COVID-19重型或危重症患者中引发炎症风暴(图1)。1)．

高IL-6分泌的致病性T细胞和炎性单核细胞可大量进入肺循环，引发炎症风暴，导致COVID-19重症患者免疫功能紊乱

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Tocilizumab是首个上市的针对IL-6受体的IL-6阻断抗体，已证明其治疗类风湿关节炎的安全性和有效性(图)。2)．为了验证靶向IL-6是否可能是降低COVID-19死亡率的有效和安全的方法，我们招募了21名来自中国科学技术大学第一附属医院和安徽省阜阳市第二人民医院的COVID-19重型或危重型患者，并给予托珠单抗治疗(表1)．患者按照《新冠肺炎诊疗方案》(7^th版本)，包括洛匹那韦，甲泼尼松龙，其他症状缓解剂和氧疗法。托珠单抗治疗的结果是鼓舞人心的。所有病人的体温很快恢复正常。呼吸功能及其他症状均有明显改善。在21例患者中，20例患者在接受托珠单抗治疗后2周内康复出院。剩下的一名病人正在恢复，已经离开了ICU。托珠单抗治疗期间未见不良反应报告[11］．有了这些有希望的初步临床结果，我们进一步启动了多中心、大规模的临床试验(ChiCTR2000029765)，已经有约500名重症或危重症患者接受了这种方法的治疗。

托西珠单抗通过阻断IL-6受体来平息炎症风暴

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自2020年3月3日起，托珠单抗治疗的免疫治疗策略已正式纳入中国国家卫生健康委员会新冠肺炎诊疗方案(第七版):托珠单抗可用于广泛双侧肺病变混浊或实验室检测IL-6水平升高的危重症患者。第一次剂量为4 ~ 8mg /kg(推荐剂量为400mg，用0.9%生理盐水稀释至100ml，输注时间1 h以上)，初效较差的患者可在12 h后追加使用(剂量同前)。最大给药次数为2次，单次给药最大剂量不超过800mg。注意有过敏反应的患者，如肺结核和其他活动性感染是禁忌的。我们建议，如果发烧持续3天以上，可以检测到IL-6浓度。通过化学发光检测，如果血清IL-6含量超过20 pg/ml，可以使用Tocilizumab。未来几天血清中IL-6会暂时增加，因为它的受体已经被Tocilizumab阻断。同时，建议使用托珠单抗治疗来降低重症COVID-19的死亡率。

所有三种冠状病毒，包括SARS-CoV、MERS-CoV和SARS-CoV-2，都会诱导与严重肺部病理相关的异常无效宿主免疫反应。新型SARS-CoV-2还会引起严重的肺泡粘液浸润和多器官衰竭。随着SARS-CoV-2继续传播，许多国家的致命病例数量呈指数级上升，推进新型治疗方法的开发对最大限度地减少COVID-19的死亡人数变得至关重要。在缺乏特异性抗病毒药物的情况下，现有的宿主靶向疗法可能被重新用于治疗COVID-19。中国的托珠单抗治疗方案在过去2个月的临床实践中显示了显著的有效性和安全性，希望它能帮助其他国家抗击大流行，并降低严重COVID-19的死亡率。

不适用。

冠:

严重急性呼吸综合征冠状病毒

MERS-CoV:

中东呼吸综合征冠状病毒

SARS-CoV-2:

2019年爆发严重急性呼吸综合征冠状病毒2型

COVID-19:

SARS-CoV-2导致了冠状病毒病

gm - csf:

集落刺激因子

il - 6:

白细胞介素- 6

ARDS:

急性呼吸窘迫综合征

加护病房:

重症监护室

感谢中国科学技术大学魏海明教授免疫学课题组和中国科学技术大学第一附属医院徐晓玲教授临床课题组的所有成员，感谢他们为新型托珠单抗治疗新冠肺炎做出的贡献。

国家自然科学基金项目(81788101,81922028)和中国科学院青年创新促进会项目(no . 2019442)资助。

作者和联系

1. 中国科学技术大学生命科学学院与医学中心免疫学研究所，中国科学院先天免疫与慢性疾病重点实验室，安徽合肥230001

   傅斌清，魏海明

2. 中国科学技术大学合肥微观物理科学国家实验室，安徽合肥230001

   傅斌清，魏海明

3. 中国科学技术大学第一附属医院生命科学与医学部，安徽合肥230001

   傅斌清，徐晓玲，魏海明

贡献

HW监督了这个项目，并提供了关键的想法。XX监督2019-CoV患者的临床治疗。B.F.和HW一起写了这个手稿。所有作者阅读并批准了最终稿件。

相应的作者

对应到海明魏．

伦理批准和同意参与

所有患者在使用托珠单抗前均签署知情同意书，并同意发表病例系列。根据良好临床实践和谐化准则国际会议、《赫尔辛基宣言》和机构伦理准则进行了伦理批准(No. 2020-XG (H)-005)，并获得了中国科学技术大学第一附属医院关于新发传染病的伦理委员会的批准。

同意出版

不适用。

相互竞争的利益

作者声明没有竞争利益。

出版商的注意

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