SARS之后SADS来袭,源头又是蝙蝠
记者/刘辛味 编辑/刘昭
2016年10月底,广东省清远市一家养猪场爆发了致命的猪急性腹泻综合征,大量猪死亡。这家养殖场在此前爆发过一种猪流性腹泻病毒(PEDV)导致猪死亡,本以为是该病毒再度来袭。然而,在2017年1月12日后,研究人员并未检测到PEDV病毒,但猪的死亡仍在加速。研究人员对其他常见的猪流感病毒进行了广泛筛查,都呈阴性,并未找到致病原因。研究人员很快意识到,这是一种新型病毒爆发。如今病毒已经得到有效控制,相关研究成果在线发表在《自然》上。
▲此次爆发疫情的地区和周围蝙蝠栖息地分布(图片来源:doi. org10.1038s41586-018-0010-9)
新型冠状病毒SADS,与SARS极其相似
新病毒会导致猪严重腹泻和呕吐,新出生的猪仔感染后很难活过5天。之后,又有当地其他三家养殖场报告了疫情,截止到2017年3月2日,共计24693头猪死亡。新的病毒引起了研究人员的高度重视,华南农业大学马静云教授马上联系了分子微生物专家童贻刚教授,他们团队进行了病毒的基因测序,显示出这是一种冠状病毒,而且与已知的冠状病毒差异很大。
▲新病毒造成了大量仔猪的死亡(图片来源:themerkle)
由于目前已经有两种冠状病毒SARS和中东呼吸综合征冠状病毒,引发了大规模致病疾病的爆发,研究团队马不停蹄寻找病毒源头。马静云教授和童贻刚教授团队又联系到中科院武汉病毒研究所的石正丽教授,在多年的实验样本积累中找到了与猪病毒相似的病毒——来自蝙蝠的新型冠状病毒SADS-CoV,它与2016年从菊头蝠中(在猪病爆发附近的山洞发现)分离出的病毒基因组相似度达98%。
石正丽教授介绍,冠状病毒主要在肠道上皮细胞增殖,通过粪便污染,所以判断猪受到了蝙蝠粪便的污染。他们又通过摄像监控,发现在猪场周围有蝙蝠飞翔,而且养猪场附近有山丘,印证了此前的设想。同时,为了确定新病毒确实是引起猪病死的最直接原因,马静云教授团队还进行了多次攻毒实验,发现在小猪身上使用分离后病毒,表现与临床症状相同,证明了冠状病毒SADS就是致病元凶。
更为重要的是,SADS冠状病毒与曾经的非典病毒SARS无论从地理位置(广东),爆发时间(季节相同,4个月左右),还是生态学和病原学方面(从菊头蝠传染),都极其相似。杜克—新加坡国立医学院的病毒学家王林发教授说,“尽管这次发现的是猪病,但从整个病发的动力学角度来看与SARS非常接近。两者都是从十一二月开始出现苗头,到第二年三、四月爆发。”
▲冠状病毒主要感染哺乳动物和鸟 类的呼吸道和胃肠道,目前有六种冠状病毒能感染人类。图为MERS冠 状病毒颗粒(图片来源:Wikimedia Commons)
所以,是否有感染人的可能变成了研究的最重要目标。研究人员通过血清学方法,在一周之内就建立了相应的检测机制,对相关猪产业的工作人员进行检测,未发现有人感染。王林发教授说,“我们通过实验只看到病毒对猪的致死作用,感染从蝙蝠到猪,没有猪传染人,否则就会像SARS一样引起更大的灾难。” 他告诉北京科技报记者,他们最担心的是如果病毒未加控制,持续广泛地传播,那么病毒会发生突变,传染到人的几率就会增大。
石正丽教授介绍,如果两种病毒同时感染一个个体,根据冠状病毒的特性,两种病毒会重组,则完全有可能产生新的病毒。“目前血清学证据显示SADS还不能感染人类,但在分子生物学的角度,实验中发现了病毒可以感染人类细胞,所以还是有感染人的潜在风险。” 尽管和SARS宿主相同,但从分类学角度来讲,两种病毒是不同的种,也是不同的属,充分说明了冠状病毒的多样性。
由于及时发现,如今病毒已经平息,“我们在防控方面做了很多工作,现在已经可以控制住了。”马静云教授淡定地说道。
又是蝙蝠,都是会飞惹的祸
你还记得十五年前被“非典”病毒SARS支配的恐惧吗?当病毒学家们在实验室中分离出引发非典的冠状病毒后,迅速寻找来源,果子狸不幸背上黑锅。果子狸经历了大屠杀后,研究人员发现,果子狸身上的SARS病毒和人类感染的SARS病毒并不一样,病源并非来自果子狸,仅是宿主。正是来自中科院武汉病毒研究所的石正丽教授团队历经十余年的探索,发现中华菊头蝠才是SARS病毒真正的源头。
▲SARS病毒的元凶——中华菊头蝠(Rhinolophus sinicus ) (图片来源:bio. bris.ac.uk)
得益于十余年的积累,这次SADS病毒很快就被发现了源头,也是来自菊头蝠科,但并非和SARS同种的中华菊头蝠,而是中菊头蝠(Rhinolophus affinis)。其实蝙蝠是多种病毒的储存宿主,比如狂犬病毒、MERS冠状病毒、埃博拉病毒、马尔堡病毒等等,目前科学家发现有蝙蝠携带了近140种病毒,而其中有68种可以人畜共患。
▲本次SADS病毒的源头——中菊头蝠(Rhinolophus affinis )
王林发介绍说,蝙蝠所携带的病毒比其他所有哺乳动物都多。从蝙蝠本身的特点来看,它们是种类第二多的哺乳动物,仅次于啮齿类。也是唯一会飞的哺乳动物,分布最广,加上可变体温调节,回声定位,寿命长,携带病毒但并不致病,蝙蝠本身就很特殊。
蝙蝠究竟有哪种神奇的特性让它被如此多的病毒青睐,而且不发病?其实这也是目前王林发教授的研究课题——蝙蝠免疫学。“具体的机制还在研究,现在能肯定的是这与蝙蝠是一种飞行哺乳动物有关,它用了一亿年进化来适应飞行,它的防御和免疫系统与地面上的哺乳动物不同。它拥有一个和病毒共生的系统”。
王林发教授告诉记者,现在抗病毒研究领域最为活跃的是对宿主的机体研究,为什么同样一个病毒感染了不同的人或动物,有的发病有的不发病?此次论文的第一作者周鹏研究员也在做相关的比较免疫学研究,相信蝙蝠未来会告诉我们更多问题的答案。
SARS和SADS都来自中国的蝙蝠,为何如此偏爱这里?王林发教授解释,我们还不能确定这两种病毒到底是何时出现的,但由于人类的生活习惯一直在改变,尤其近几十年生活方式发生的翻天覆地的变化,给了病毒更多的传播途径。
在防护方面,石正丽教授想告诉大家,尽量远离野生动物,矿工应该做好个人防护,戴上口罩穿防护服,“尤其要注意蝙蝠的粪便,除了病毒还有真菌、寄生虫等,长期接触被感染的几率很高。”
多方合作,在爆发前斩断源头
相比于非典,这次SADS冠状病毒,四个团队通力合作,在两个月内就攻克了病毒运行机制。事实上,王林发和石正丽已经有十余年的合作,而这次与童贻刚和马静云首次合作,各方分工明确,充分发挥出了各自的技术长处。
▲石正丽团队在野外作业,他们确定了SARS 病毒起源于中华菊头蝠 (图片来源:中国科学院武汉病毒研究所)
对于研究能引起国际重视,并将论文发表在世界顶级期刊《自然》上,王林发教授认为主要来自两点:“一是大合作,研究成果来自三个不同方向的团队,团队之间互相了解,技术的互补最终完成了攻关,任何一个团队都无法单独完成。二是备战意识,战胜新发传染病与战争相似,等到病毒爆发时再组织团队就已经来不及了,我们的相关人才培养起到了很大作用。而此次的成功对公共卫生,兽医学和全球经济均起到了积极的作用。”
石正丽教授认为,长期监测机制对这次病毒的发现起到了很大作用,“从最初发现和冠状病毒相似,我们顺藤摸瓜在积累的蝙蝠样本中发现了相似的病毒。”石正丽团队从2004年就开始积累样本库,研究发现种群大、深度广、遗传多样性大的种群携带病毒更多,所以重点监控了我国云南、两广等热带地区,为此次发现奠定了良好的基础。同时,她也提出在技术平台上还有继续提高的余地,未来会更高效。
华南农业大学马静云团队是最先接触病猪的,他们的团队长期监测猪的生理状态,目前已经开展疫苗的相关实验。
王林发教授说,过去人们总把兽医界和人类医学界分开对待,但这次合作的成功体现了在新发传染病领域方法是共通的。“尽管SADS病毒只爆发在猪身上,但我们有信心如果爆发在人类身上,同样的技术手段和合作思路,也能做到早发现早预防。”
当然,从事这项研究工作的不仅仅这几家单位,参与的还包括泰山医学院、广东生物资源应用研究所、武汉大学公共卫生学院、广东实验动物监测所和华北理工大学,多方协作,共同努力,把病毒真正地斩断在了源头里。
主动出击,新发传染病战线前移
由于很多新发传染病在发病初期临床表现与已知疾病相似,到了疫情大规模爆发后才意识到问题的严重性,那么是否有方法能提前预知新病呢?其实,预测下一次的流行病爆发一直都是世界难题。
石正丽教授表示,SARS爆发后全球医学界达成了共识:希望新发传染病战线前移。“长期监测自然界中野生动物携带的病源,建立早期的诊断技术,对病毒传入人类社会的风险进行评估和预测,这些工作对未来疫情大规模爆发会起到很好的预防作用。”
“长期的跟踪和监测才能发现新病毒。我们参与美国生态健康联盟(EcoHealth Alliance)项目,通过全球范围内科学家一起合作,了解野生动物携带的病毒,并且评估传入人类社会的可能,建立早期的预防措施。”石正丽说道。
实际上,国际上在发现和预防新病的策略上已经有了进展。由于过去SARS、MERS、寨卡等新型病毒频发,造成了极大的社会损失,科学家们想更早地发现病毒以加强防控,主动出击。
今年2月,《科学》发表论文,来自世界各地志同道合的科学家合作建立“全球病毒组计划(Global Virome Project)”。该计划于今年启动,预计未来10年耗资12亿美元,由中国、美国、巴西等多个国家共同完成,找到未知病毒并研究其对人类的危害。通过数学建模方法,科学家评估有超过160万种未被发现的病毒,其中有65万~84万种病毒有传染人类的可能。而现在已知在人类间传播的263种病毒,仅占疑似潜伏、可能感染人体病毒总数的不到0.1%。
▲今年将开启全球 病毒组计划
正所谓知己知彼,百战不殆,我们相信在该项目的推动作用下,发现新病毒的速度必将更快,人类面对未知病毒会更有自信。■