柬埔寨鄉(xiāng)下有個10歲大的女孩開始發(fā)燒。過了5天,她被送往醫(yī)院,在重癥監(jiān)護(hù)中熬過兩天之后,不治身亡。.
這個女孩是死于流感病毒H5N1的最新一起在案病例,這種病毒最早出現(xiàn)在1997年,間隔6年后在2003年重新爆發(fā),迄今已造成人類感染的病例達(dá)606起,并導(dǎo)致357人死亡。
H5N1病毒在禽類動物中傳播,世界衛(wèi)生組織懷疑,這個女孩在做飯時因接觸了生雞被感染。盡管人類并非H5N1的理想宿主,但禽流感病毒有時的確能夠設(shè)法適應(yīng),從而能夠輕易地在人群中傳播,結(jié)果會是災(zāi)難性的。1918年出現(xiàn)的這種變異導(dǎo)致西班牙大流感,它在全球爆發(fā)的結(jié)果造成大約5000萬人死亡。
為了更好地了解H5N1出現(xiàn)類似變異的可能性,兩個科學(xué)家小組最近以雪貂為對象進(jìn)行了實驗,培養(yǎng)出的病毒具備了通過空氣在雪貂之間傳染的能力。如果一種病毒株可以感染一只雪貂,理論上便有可能會傳染給其它哺乳動物,其中包括人類。
去年秋天,科學(xué)界爆發(fā)了一場激烈的爭辯,爭論的焦點集中在是否可以公開發(fā)表這項研究的細(xì)節(jié);包括安全專家在內(nèi)的一些人擔(dān)心,這些信息可能被用于開發(fā)生物武器。
經(jīng)過數(shù)月的爭論,一個聯(lián)邦咨詢機(jī)構(gòu)于3月份建議全文刊登這項研究的內(nèi)容。《自然》雜志于5月份刊載了兩個具爭議性的論文之一;如今,《科學(xué)》雜志又發(fā)表了另一個小組的實驗結(jié)果。
這兩項實驗為我們提供了兩種例證,從理論上揭示了H5N1可能進(jìn)化的路徑,從而變成可以在人際流行的病毒。
“這項工作很重要,”哈佛大學(xué)流行病學(xué)教授馬克?利布希施說?!八淖畲筘暙I(xiàn)就是打破了此前存在的有關(guān)H5N1不可能在哺乳動物之間傳播的認(rèn)識誤區(qū)?,F(xiàn)在我們知道了,這不僅可能,而且很嚴(yán)重?!?br/> 但是,這種病毒存在的事實未必一定意味著它將在實驗室外自由變異。流感病毒沖破物種界限的方式仍然是個謎?!拔覀冎腊l(fā)生這種情況,但我們同樣知道這很難做到,”國家衛(wèi)生研究院病毒學(xué)家杰弗瑞?陶本伯格(Jeffery K. Taubenberger)博士說,他是研究1918年大流感的專家。
陶本伯格博士和其他研究人員警告說,迄今為止我們對這種病毒了解的情況并不足以讓我們確定H5N1在新論文中提及變異的兩種路徑,或者一種不同的方式變異的可能性有多大。他說:“不幸的是,我們對這種情況如何演變?nèi)匀灰粺o所知?!?br/> 新發(fā)表的論文更直接明了地描述了這兩項實驗的情況。荷蘭伊拉茲馬斯醫(yī)療中心羅恩?傅希耶(Ron Fouchier)及其同事的研究工作是先從一名印尼患者身上分離出H5N1菌株,并改變了該病毒的基因。然后又將病毒變異體注入另一只雪貂體內(nèi),以積累更多變異體。經(jīng)過5次基因突變后,病毒株開始擁有了通過空氣傳播的方式傳染雪貂個體的能力。
導(dǎo)致1918年流感大爆發(fā)的罪魁禍?zhǔn)滓埠芸赡苁墙?jīng)過一系列突變的禽流感。在《科學(xué)》雜志上的另一篇論文中,劍橋大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家德瑞克?史密斯(Derek Smith)及其同事探討了在自然環(huán)境中,H5N1能否輕易突變產(chǎn)生傅希耶博士發(fā)現(xiàn)的5中變異體。
他們發(fā)現(xiàn)在自然狀態(tài)下,其中的兩種變異體多次出現(xiàn)。在其中一組H5N1病毒粒群落中,其基因里呈現(xiàn)出這兩種變異,因此它們只需再發(fā)生3次變異即可在哺乳動物個體之間傳播。
為驗證這種可能性的大小,他們依據(jù)流感病毒的已知信息編制了一個數(shù)學(xué)模型。
一次流感病毒感染在幾天內(nèi)便可產(chǎn)生1000億新的病毒粒。由于這些病毒具有很高的變異率,每種新毒株都與其親代略有不同。史密斯博士和他的同事們發(fā)現(xiàn)在合理的條件下,流感病毒在單人單次感染中難以獲得最終的3次變異。
但是準(zhǔn)確界定幾率是件非常棘手的事。
“如果我們走運的話,發(fā)生幾率是千分之一,”史密斯博士說。“或者是百萬分之一,而且需要很長時間?!?br/> 美國威斯康辛大學(xué)的河岡義裕及其同事在《自然》雜志上發(fā)表的論文則提供了人際傳染的H5N1發(fā)生的另外一個途徑,這種變異方式與一種病毒的性交(或稱“基因重組”)有關(guān)。
有時兩種病毒會同時侵入同一宿主細(xì)胞。兩個病毒基因組均會在這個細(xì)胞內(nèi)得到復(fù)制,它們在組裝進(jìn)蛋白衣殼時混雜在一起。
這個“重組”過程每年都會在某個患者同時感染不同的人類流感病毒株時發(fā)生。比較鮮見的情況下,通常感染不同物種的病毒也會發(fā)生這種重組。在過去100年里,1918年的病毒株已經(jīng)周期性地多次與禽流感重組,從而導(dǎo)致新的病毒流行。
河岡義裕教授及其同事將人類流感病毒基因與一個H5N1基因混合后產(chǎn)生一種蛋白衣殼由此使得病毒粒能夠利用它侵入宿主細(xì)胞。他們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過重組后,這個病毒只需4次突變即可在雪貂個體間傳播。
沒人知道H5N1與人類流感病毒基因重組的概率會有多大。所有的研究人員只知道到目前為止,沒有,或者還沒有發(fā)現(xiàn)H5N1與人類流感病毒基因混合體的實例。
史密斯博士說:“對此我們議論的很少,因為對出現(xiàn)這種情況的可能性一無所知?!?br/> 人們對流感知之甚少一事并不新鮮。在刊于《科學(xué)》雜志上的一篇評論中,利布希施及其同事指出,流感病毒的進(jìn)化總能出其不意,令我們陷于被動。它對達(dá)菲這類抗病毒藥產(chǎn)生抗藥性就是在毫無征兆的情況下出現(xiàn)的。
在實驗過程中培養(yǎng)的病毒具有相對溫和的傳染性,但利布希施博士并未因此而感到寬慰??茖W(xué)家們無法解釋為什么他們培養(yǎng)的病毒傳染性較弱,而一旦脫離培養(yǎng)環(huán)境,它們便可能繼續(xù)進(jìn)化,變得容易傳播和更具殺傷力。
科學(xué)家們繪制出了H5N1可能成為人流感的兩種可能路徑,但幾乎可以肯定的是,它們并非僅有的兩種。在任何禽流感需要多少次突變就能感染人類方面,目前還沒有一個明確清單。
國家過敏和傳染病研究所主任安東尼?弗奇博士希望科學(xué)家們能就潛在的突變種類列出盡可能長的清單,并進(jìn)一步找到使H5N1發(fā)生變異的共性。只有這樣,人們才能夠在監(jiān)控新型毒株時鑒別出即將侵入人類的跡象。
“從監(jiān)控的角度說,那才是真正具有突破性的進(jìn)展,”他說。“我不知道是否能做到,但積累知識并在科學(xué)界廣泛分享是我們獲知真相的唯一出路