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歷史上很多疾病來源至今仍是謎

2020-04-14 09:03:28  來源:科技日報

新冠病毒在全球蔓延。每個人都想知道,這種病毒究竟從何而來?找到致病病毒源頭的工作,就是所謂的“病毒溯源”。

“這并不僅僅是為了滿足好奇心,更重要的是,其對傳染病防治意義重大。找到病毒源頭,理解病原是如何發展成為對人類致病的病毒,才能回答病毒會不會反復出現,也就是大家關心的是否會卷土重來的問題。”中國科學院院士、中科院上海生命科學研究院趙國屏研究員在接受科技日報記者采訪時說。

然而,盡管全球科學家都在苦苦探尋,目前看來,新冠病毒的起源依然撲朔迷離。“事實上,不只是新冠病毒,人類歷史上很多疾病,如艾滋病、SARS等,對其源頭的探索,雖然有了很大進展,但至今還在繼續。病毒溯源本身就是個科學難題,很復雜,需要較長時間,而且存在不確定性。”趙國屏說。

溯源基于科學舉證找病原體需滿足科赫法則

“對于未知病原病毒溯源,至少要分兩步走:第一步先找到致病的病原體;第二步確定到底是哪種動物被最先感染(或者就是天然攜帶者),即病毒的天然宿主,在這一步上,還需要探尋病毒從天然宿主到感染人,再在人際傳播的過程及其機制。”趙國屏說。

趙國屏表示,病毒溯源需要證據,是科學舉證的過程。其證據主要有兩大類,一類是生物學證據,包括病因學、臨床醫學和流行病學等證據,其優點是“真實世界”的顯像,但也存在獲取過程中可能有人為因素干擾,以及實驗過程困難等問題;另一類是分子生物學證據,包括基因組測序、抗體檢測等,它的優勢是“確切”,但要與生物學證據建立聯系,不那么容易。

以找病原體來說,需要滿足科赫法則。中國疾病預防控制中心病毒病預防控制所武桂珍研究員介紹,科赫法則由德國細菌學家羅伯特·科赫提出,它是指確定一種病毒為致病的病原微生物需要4個標準:在每一病例中都出現相同的微生物,且在健康者體內不存在;要從宿主分離出這樣的微生物并在培養基中得到純培養;用這種微生物的純培養物接種健康而敏感的宿主,同樣的疾病會重復發生;從試驗發病的宿主中能再度分離培養出這種微生物來。

SARS暴發時,荷蘭鹿特丹伊拉斯姆斯大學的兩個團隊正是用這一法則確定了SARS-CoV是SARS的病原。他們用SARS-CoV感染食蟹獼猴,出現了與人感染SARS-CoV相類似的癥狀,從感染的猴子體內分離到的病毒與當初接種時的病毒相同,感染的猴子體內能夠檢測到SARS-CoV特異的血清轉化。

然而,武桂珍表示,找到病原體只是溯源的第一步。中華菊頭蝠到底是不是SARS的唯一自然宿主,它攜帶的病毒是如何變異成果子貍攜帶的病毒,還需進一步研究。

“完全按照科赫法則去尋找病原體需要較長時間,在當今時代需要用分子生物學手段,如血清轉化和基因測序,加快對疑似病原驗明正身:屬于什么物種,是否是一種未被認識的新物種等。從溯源的全過程看,最終要由生物學和分子生物學兩大技術所獲信息證據,匯聚成鏈,相互印證,才算是真正完成了任務。”趙國屏補充說。

“零號病人”是溯源的關鍵也是難點

“一般來講,病毒溯源有兩條路徑,一是流行病學調查,二是動物和環境中的病毒分布調查。”南方醫科大學生物安全三級實驗室主任趙衛說。

趙衛表示,一般傳染病溯源的流行病學調查是從第一位被發現的患者的接觸史開始,即要找到“零號病人”,但這項尋找工作可謂難上加難。

以艾滋病為例,1980年10月到1981年5月,在美國洛杉磯有5位以往很健康的年輕人患上了卡氏肺孢子菌肺炎,這是一種非常罕見又嚴重的感染,通常只會出現在免疫功能嚴重低下者身上。5位年輕人病情迅速惡化,被報道時,已有2人死亡。這是最早發現的艾滋病病人,但當時即推測這種疾病已在世界上傳播了較長時間。

8年后即1988年的一項研究找到了更早的美國病人,研究人員檢測一名叫羅伯特·雷福德(RobertRayford)的15歲青少年在1968年留下的組織樣本時,發現結果呈HIV陽性。之后又過去10年,1998年,科學家在剛果首都金沙薩找到了一份來自1959年的血液樣本,發現其中就含有HIV-1。這是目前能夠確切追溯到的最早的艾滋病“零號病人”了。但他真的是“零號”嗎,至今無法說清。

其次,動物和環境中的病毒分布調查是最直接、最重要的手段。趙衛介紹,如科學家發現非洲喀麥隆南部靈長類動物身上帶有與HIV極為相像的病毒SIV,也即猴免疫缺陷病毒。所以,有科學家提出了“受傷獵人”理論,即一位受傷獵人接觸到靈長類身上的病毒,最先被感染?,F代最兇險的傳染病之一埃博拉出血熱,目前大多數科學家認為其來源于果蝠,因為整個撒哈拉中部和南部非洲地區有不同種類的果蝠可以攜帶這種病毒。

近年來,生物信息學技術進展迅速,科學家可以通過基因同源性比對確定不同病毒株間的親緣關系和傳播過程,甚至可以通過“分子鐘理論”推算出某種病毒的起源時間。但在溯源方面,這些都無法替代傳統的流行病學調查。

在趙國屏看來,對自然來源新病毒的溯源,就像刑警破案。刑警到作案現場,首先收集證據,然后多方調查,形成各種假說;順藤摸瓜,排除并查找新證據、新線索,最后找到作案嫌犯。同時,嫌犯供述犯罪過程,并指認作案第一現場及作案工具藏匿地點,與獲得的證據互相印證。其中任意環節出問題都可能沒有結果。

溯源有難度大家要有合理預期

病毒很狡猾,尤其是基因由核糖核酸(RNA)而不是脫氧核糖核酸(DNA)構成的病毒,更容易發生變異,而且變異的程度更高,速度更快。

趙國屏介紹,冠狀病毒就是更為狡猾的RNA病毒。其基因組比較大(是HIV病毒基因組的3倍),也容易出現包括缺失、重組之類大片段的變異;當然,絕大部分變異對于病毒的生長繁殖都是不利的,因此,在病毒復制的過程中就被自然淘汰了。

趙國屏認為,病毒在跨種傳播過程中,需要積累適應新宿主(人類)的那些變異,形成在人群中擴散的“傳播性的克隆”,那就是現在反復檢測測序的傳播到世界各地的毒株??墒?,在這個早期的積累過程中的絕大部分變異,并沒有明顯的對人感染的“表型”,被發現的幾率自然是很低的;但這正是溯源所需要的“科學證據”。

以SARS為例,趙國屏解釋,其暴發后科學家就一直在尋找源頭。2005年,科學家在三種蝙蝠中發現了SARS樣冠狀病毒,但基因組序列都與SARS冠狀病毒基因組差異過大。直到2015年,在中華菊頭蝠中發現SARS樣冠狀病毒,與人SARS冠狀病毒基因組序列有96%的相似性,而且其與人細胞受體ACE2結合的S蛋白氨基酸序列相似性達到97%,才算基本揭示SARS冠狀病毒的天然宿主。

“病毒溯源極其困難,包含了很多不可控因素。有些證據丟掉了,可能永遠找不到了。很多情況下,把鏈條完全連起來是不可能的。有些是長期研究也未必能搞清楚的,只能形成推論,更多的還是找到節點證據。對此,大家要有一個合理的預期。”趙國屏強調。

(科技日報北京4月13日電)

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