与人类“过过招”的病毒

2020-05-20 15:08:31 《知识就是力量》 2020年4期

王治钧

跨物种病毒传播

很多传染病源自动物病毒。通过某次偶然的感染,病毒会跨越物种传播给人类,变异之后开始在人群中迅速蔓延。

最近几十年,人类大多数新型感染病毒都来自野生动物,比如20世纪80年代源于人类近亲黑猩猩的艾滋病毒,2004-2007年源于鸟类的禽流感,2009年来自于猪的猪流感,大家熟知的非典(SARS)病毒和埃博拉病毒则来自于蝙蝠。

动物身上病原体(病原体是指可造成人或动物感染疾病的微生物。这些微生物包括了细菌、病毒、原虫、真菌等)的进化和生存取决于它们是否能找到新的宿主。为了生存和繁殖,病毒通常会经历与易感宿主人类接触、感染和复制以及传递给其他人这3个阶段。

当病毒遇到新的宿主,比如人,人体的免疫系统就会试图杀死这种新的病原体,两者展开了一场激烈的生死较量进化游戏。病毒一旦进入人类细胞,就会尝试使用各种方式来利用宿主细胞的分裂机制,并复制自己的基因物质,进而压制人体免疫系统,当它们繁殖到足够多时,就会感染更多的细胞。此时病毒就可以通过呼吸飞沫或者体液等方式传播,传递给下一个受害者。

病毒以数百万计的速度迅速繁殖,它们可以快速发生随机突变。尽管大多数突变没有效果,但一小部分变异可使病原体更容易感染新物种,获得这种破坏性基因的几率会随着时间的推移而增加。

比如,某人吃了一种野生动物,寄宿在这种野生动物体上的病原体找到新宿主并形成新疾病,在形成传播能力后,形式就变得很危险:病原体可在两个宿主中孕育,其变异为成功病毒的概率提高两倍,且每个新的宿主都会增加全面流行病的可能性。这也是为什么任何新出现的疾病都令人担忧的原因。

追踪早期发病病原体

一旦病毒开始人传人,最重要的是追踪病毒的传染方式和途径。

2014年,当埃博拉病毒暴发时,伊朗裔美国基因生物学家帕迪斯·萨贝蒂(Pardis Sabeti)和她的团队投身抗疫第一线,测定病毒基因组序列,研究病毒变异和传播的方式。她们发现,病毒在人与人之间传播的时候也在不断变异,而且每一种变异都无比重要,因为后续的诊断、疫苗,以及对应的治疗方式都是基于那种特定的基因组序列(这是导致疫情传播的根源)。

帕迪斯·萨贝蒂女士大声疾呼:世上还有许多其他的微生物一直潜伏在我们身边,当下次灾难发生的时候,可能会在一个百万人口级的城市里爆发。病毒可能会通过空气传播,甚至可能会被人故意散播出去,只有全球科学家精诚合作,才能打赢这场关于疫情的战斗。

帕迪斯·萨贝蒂开发了一种基因组片段生物信息学统计方法,并发展了一种基因信息对演化疾病影响的算法

此次武汉疫情暴发的10天内,中国科学家就对病毒进行了研究,确定了其基因组并公开发布,这样世界各地的科学家就都可以利用这些信息进行相应的疫苗研究。但疫苗从研发到检验再到上市是需要很长一个周期的。

以史为鉴

普利策奖得主劳里·加勒特(Laurie Garrett)一直专注健康医疗领域的科学报道,她在1918年西班牙流感大流行病(导致全球范围内5亿人被感染,并最终有超过几千万人死亡)的分析中强调,如果新病毒再袭人类的时候,有可能会发生一系列极端状况。她给出以下原因:

首先,新的变异性病毒疾病往往和以前不同。从历史上看,还没有人能为超过几亿人的国家成功制备适时、特异性的疫苗。当新型病毒疫情全球大流行时,储备的疫苗通常帮助不大。1918年西班牙流感大流行病病毒是从鸟类直接传播到人身上的,并且随着时间推进,病毒也一直在进化一前后18个月的时间里疫情反复了三次,在第二波疫情来袭时医护人员更是损失惨重,流感的病死率不断上升。

1918年西班牙流感大流行病疫情經过了3次反复

其次,大流行病疫情发生时传染很难被阻断。现如今,全球化旅行越来越便捷,病毒更容易和个体宿主一起周游世界,比如1994年印度苏拉特瘟疫从一个区域触发了全球性病毒疫情风险。计算机模拟分析表明,在一些极端情况下关闭机场、切断交通能争取喘息时间,但时间过长也会带来负面效应。中国此次防控响应无论在程度还是范围上都是史无前例的,这些努力为世界范围内的防御争取了宝贵时间,然而即便如此激烈的防控措施仍然未能完全控制疫情。

第三,往往置人于死地的不是病毒,而是人体免疫系统的反应。虽然强大的免疫应答应该帮我们对抗感染,但过度反应会使得身体出现超负荷状态,导致炎症风暴和肺部积液,增加继发感染概率。另外,营养不良导致的免疫力低下也会增加得病概率,比如生活在印度或非洲等贫困地区,死亡率会相对较高,这对医疗条件差的发展中国家将会是异常严峻的挑战。

第四,大流行病疫情会挑战现行医疗体制。1918年全球疫情时,美国联邦政府捉襟见肘,管理混乱,政府应对措施支离破碎,大部分医疗应对失灵,其他国家也出现了类似情况。

第五,决定疫情持续时间长短的因素很难预测。病毒传染会消失,有时又会复燃,但多数情况下它们会消失,就像SARS一样,病毒的毒性最终会减弱,对人类不再是致命的病毒。然而找到其他宿主,研究疫情是如何发生的,为什么发生,仍然是一个复杂的生态学问题。

提高疫情应对能力

提高疫情应对能力是世界长期面临的挑战,全球健康专家近年来多次提醒,传播速度和严重程度堪比1918年大流感疫情必定会发生,只是时间早晚的问题,我们必须提高疫情应对能力。但通常,各国政府都倾向于把每一次的新传染病视作单个危机,没有意识到它们是世界变化的一个征兆,所以我们必须改变现有的思维模式。

正如比尔·盖茨(Bill Gates)先生在2015年TED演讲中说的那样,在备战全球性疫情时,各国应该加强合作,利用科技整合一个全球健康应对系统。为此,他提到了五个方向:第一,提高发展中国家卫生系统。全球一体化的背景下要加强薄弱国家来提升全球应对能力;第二,准备一支由专业人员组成的训练有素的医疗后备队,他们随时准备好能带着专长技术前往疫区;第三,紧急情况下用军队来配合医护人员行动。军队移动迅速,我们用此来保障后勤运输和维护区域治安;第四,需要进行一系列模拟演习来验证防疫漏洞;第五,在疫苗和病理学上投入更多的研发工作。尽管在某些方面,我们已取得相当大的突破,但是面对危机依然远远不够。

在未来不断会有新兴疾病出现和蔓延,人类应该提前做好更多准备一除了解决当前的问题,还要防患未然预防疫情再次发生。这才能让我们在抗击大规模流行病时掌握主动权,因为这将是人类未来生活不可避免的一部分。

(责任编辑/岳萌 美术编辑/满斗工作室)

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