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病毒溯源沒那么簡單,!歷史上很多疾病來源至今是謎

病毒溯源沒那么簡單,!歷史上很多疾病來源至今是謎
2020-04-14 19:32:01 科技日報(bào)

◎ 科技日報(bào)記者 付麗麗

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,,更重要地是,病毒溯源對傳染病防治意義重大,。找到病毒源頭,,理解病原是如何發(fā)展成對人類致病的病毒,才能回答病毒會不會反復(fù)出現(xiàn) ,,也就是大家關(guān)心的是否會卷土重來的問題,?!?中國科學(xué)院院士,、中科院上海生命科學(xué)研究院趙國屏研究員在接受科技日報(bào)記者采訪時(shí)說。

然而,,盡管全球科學(xué)家都在苦苦探尋,,目前看來,新冠病毒的起源依然撲朔迷離,?!笆聦?shí)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(jìn)展,但至今還在繼續(xù),。病毒溯源本身就是個科學(xué)難題,,很復(fù)雜,需要較長時(shí)間而且存在不確定性 ,?!壁w國屏說。

病毒溯源沒那么簡單,!歷史上很多疾病來源至今是謎

溯源基于“科學(xué)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,,再在人間傳播的過程及其機(jī)制,。”趙國屏說,。

趙國屏表示,,病毒溯源需要證據(jù),是“科學(xué)舉證”的過程,。其證據(jù)主要有兩大類,,一類是生物學(xué)證據(jù),包括病因?qū)W,、臨床醫(yī)學(xué)和流行病學(xué)等證據(jù),,其優(yōu)點(diǎn)是“真實(shí)世界”的顯像,但也存在獲取過程中人為因素干擾,,以及實(shí)驗(yàn)過程的困難等,;另一類是分子生物學(xué)證據(jù),,包括基因組測序、抗體檢測等,,它的優(yōu)勢是“確切”,,但要與生物學(xué)證據(jù)建立聯(lián)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(yù)防控制中心病毒病預(yù)防控制所武桂珍研究員介紹,,科赫法則由德國細(xì)菌學(xué)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(biāo)準(zhǔn):在每一病例中都出現(xiàn)相同的微生物,且在健康者體內(nèi)不存在,;要從宿主分離出這樣的微生物并在培養(yǎng)基中得到純培養(yǎng),;用這種微生物的純培養(yǎng)物接種健康而敏感的宿主,同樣的疾病會重復(fù)發(fā)生,;從試驗(yàn)發(fā)病的宿主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來,。

SARS暴發(fā)時(shí),荷蘭Erasmus 大學(xué)的兩個團(tuán)隊(duì)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(xiàn)了與人感染SARS-CoV相類似的癥狀,從感染的猴子體內(nèi)分離到的病毒與當(dāng)初接種時(shí)的病毒相同,,感染的猴子體內(nèi)能夠檢測到SARS-CoV特異的血清轉(zhuǎn)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(jìn)一步研究,。

病毒溯源沒那么簡單!歷史上很多疾病來源至今是謎

“完全按照科赫法則去尋找病原體需要較長時(shí)間,,在當(dāng)今時(shí)代需要用分子生物學(xué)手段,,如血清轉(zhuǎn)化和基因測序,加快對疑似‘病原’驗(yàn)明正身:屬于什么物種,,是否是一種未被認(rèn)識的新物種等,。從溯源的全過程看,最終要由生物學(xué)和分子生物學(xué)兩大技術(shù)所獲信息‘證據(jù)’,,匯聚成鏈,,相互印證,才算是真正完成了任務(wù) ,?!壁w國屏補(bǔ)充說,。

“零號病人”是溯源的關(guān)鍵

也是難點(diǎn)

“一般來講,病毒溯源有兩條路徑,,一是流行病學(xué)調(diào)查,二是動物和環(huán)境中的病毒分布調(diào)查,?!?南方醫(yī)科大學(xué)生物安全三級實(shí)驗(yàn)室主任趙衛(wèi)說。

趙衛(wèi)表示,,一般傳染病溯源的流行病學(xué)調(diào)查是從第一位被發(fā)現(xiàn)的患者的接觸史開始,,即要找到“零號病人” ,但這項(xiàng)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(yán)重的感染,,通常只會出現(xiàn)在免疫功能嚴(yán)重低下者身上。5位年輕人病情迅速惡化,,被報(bào)道時(shí),,已有2人死亡,這是最早發(fā)現(xiàn)的艾滋病人,,但當(dāng)時(shí)即推測這種疾病已在世界上傳播了較長時(shí)間,。

8年后即1988年的一項(xiàng)研究找到了更早的美國病人,研究人員檢測一名叫Robert Rayford的15歲青少年1968年留下的組織樣本時(shí),,結(jié)果呈HIV陽性,。之后又過去10年,1998年,,科學(xué)家又在剛果首都金沙薩找到了一份來自1959年的血液樣本,,發(fā)現(xiàn)這份血液樣本中就含有HIV-1。目前,,這是人類能夠確切追溯到的最早的“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(huán)境中的病毒分布調(diào)查是最直接、最重要的手段,。 趙衛(wèi)介紹,,如科學(xué)家發(fā)現(xiàn)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(xué)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(xiàn)代最兇險(xiǎn)的傳染病之一埃博拉出血熱,,目前大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為其來源于果蝠,因?yàn)檎麄€撒哈拉中部和南部的非洲地區(qū)有不同種類的果蝠可以攜帶這種病毒,。

近年來,,生物信息學(xué)技術(shù)進(jìn)展迅速,科學(xué)家可以通過基因同源性比對確定不同病毒株間的親緣關(guān)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(shí)間,。但在溯源方面,這些都無法替代傳統(tǒng)的流行病學(xué)調(diào)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(xiàn)場,,首先收集證據(jù),然后多方調(diào)查,,形成各種假說,;順藤摸瓜,排除并查找新證據(jù),、新線索,,最后找到作案嫌犯。同時(shí),,嫌犯供述犯罪過程,,并指認(rèn)作案第一現(xiàn)場及作案工具藏匿地點(diǎn),與獲得的證據(jù)互相印證,。其中任意環(huán)節(jié)出問題都可能沒有結(jié)果,。

溯源有難度

大家要有合理預(yù)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(gòu)成的病毒,,更容易發(fā)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(xiàn)包括缺失,、重組之類大片段的變異;當(dāng)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(fù)制的過程中就被自然淘汰了。

趙國屏認(rèn)為,,病毒在跨種傳播過程中,,需要積累適應(yīng)新宿主(人類)的那些變異,形成在人群中擴(kuò)散的“傳播性的克隆”,,那就是現(xiàn)在反復(fù)檢測測序的傳播到世界各地的毒株,。可是,,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(fā)現(xiàn)的機(jī)率自然是很低的,;但這正是溯源所需要的“科學(xué)證據(jù)”。

以SARS為例,,其暴發(fā)后科學(xué)家就一直在尋找源頭,。2005年,科學(xué)家在三種蝙蝠中發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)SARS樣冠狀病毒,,與人SARS冠狀病毒基因組序列有96%的相似性,,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(jù)丟掉了,可能永遠(yuǎn)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(jié)點(diǎn)證據(jù)。對此,,大家要有一個合理的預(yù)期,。”趙國屏強(qiáng)調(diào),。

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