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不挑宿主的埃博拉病毒是如何突变感染人类的?

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本文为网易科学专稿,“科学人”网易科学旗下深度原创类栏目。投稿请联系:mike300@126.com

2013年12月份,在几内亚一个小村庄中,埃博拉病毒离开了其传统宿主蝙蝠,感染了1名小男孩。这种跨物种传播导致人类史上最大规模的埃博拉疫情爆发。最初,这种病毒就像以前那样,仅在几内亚境内盛行,感染者也只有数百人。可是到2014年春,温暖的气候导致这种病毒“灾难性地沸腾起来”。随着埃博拉病毒向塞拉利昂、利比里亚和其他国家蔓延,感染病例也随着飙升。到2016年,感染者已经超过2.8万人,其中1.1万人死亡。

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埃博拉疫情超大规模爆发给了埃博拉病毒充分的机会,以方便其能适应新的宿主——人类。在2014年初,两个独立的科学家团队已经发现被称为A82V的埃博拉病毒变异体。这种变体感染蝙蝠细胞很不得力,但却更适合感染人类。一旦突变的病毒出现,它们迅速引发新的疫情。正是这种突变病毒扩散到几内亚境外,成为大部分感染病例的罪魁祸首。

但是两个科研团队都强调,这种突变不会导致病毒呈指数性扩散。英国诺丁汉大学病毒学家乔纳森·鲍尔(Jonathan Ball)领导的团队发现,尽管A82V的出现与埃博拉病毒大规模爆发有关,但其他因素可能更重要,比如被感染者进入市区,缺乏合适的葬礼措施等。如果科学家们没有发现突变病毒,它可能引发更大灾难。

不过显然,病毒已经开始适应人体。来自布罗德研究所(Broad Institute)团队的成员帕尔迪斯·萨贝蒂(Pardis Sabeti)说,这种突变发生在埃博拉疫情爆发后的几个月,如果我们能够提前阻止病毒,突变可能就不会发生。这提醒我们,尽快介入疫情非常重要,不要给这些病毒在人类身上适应和繁衍的机会。

布罗德研究所研究团队的领导者杰里米·卢班( Jeremy Luban )表示,但是直到最近,依然有许多研究人员怀疑埃博拉病毒是否真的已经适应人体。他们宣称,目前还没有确凿证据可以证明,除了埃博拉病毒,还有什么其他病毒杀死过如此多的人。为了驳斥这种说法,科学家们对比了埃博拉疫情爆发以来1500个病毒的基因组,发现它们属于两个主要谱系,第一种引发了几内亚疫情,并在其境内传播;第二种取代了第一种病毒,开始向几内亚境外扩散。后者显然从前者进化而来,并与此前的突变体截然不同。其中,A82V变体看起来特别重要,因为其会影响病毒表面被称为糖蛋白的小分子。

如果你在显微镜下观察埃博拉病毒,你会看到长长的打结管状物,上面覆盖着微小钉状物,它们就是糖蛋白。它们就像锁的钥匙那样融入宿主细胞中,为感染打开方便之门。A82V变体似乎改变了病毒钥匙的形状。为了弄清楚这些突变如何影响病毒,科学家们分离出糖蛋白,并将其融合到其他病毒的空壳中。结果显示,外表看起来就像埃博拉的假病毒,无法复制或扩散。而当这些假病毒穿过突变体的糖蛋白后,相对于标准病毒来说,它们感染人类细胞的危险会提高2到4倍。

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巧合的是,鲍尔的团队始终在进行类似实验。他们研究了更广泛的突变,并利用了自己制造的假病毒。但他们得出相同的结论:A82V会增强埃博拉病毒渗透人体细胞的能力。不仅是人类,卢班的团队发现,突变病毒还能更好地渗入黑猩猩和猴子的细胞中,但对猫、狗、老鼠作用不大。而鲍尔的团队发现,这些突变病毒感染常见宿主蝙蝠细胞的能力下降。在埃博拉疫情爆发过程中,这种病毒似乎在不断进化,从擅长感染蝙蝠进化至更容易感染人类。当两个研究团队得出相同的结论时,其发现的重要性已经不言而喻,突变病毒的确更加适应人体细胞。

为何会如此?记住,糖蛋白就像钥匙,适合打开宿主细胞中特别的分子锁。鲍尔认为,A82V变体调节形状是关键,可以令其更好地适应人类细胞的分子锁。卢班表示,A82V令钥匙更容易转向,也更容易启动感染过程。鲍尔和卢班团队都在规划实验,计划对各自的猜想进行测试。

更大的问题是:A82V如何对最新疫情产生影响?进入人体细胞的能力进化也改变了病毒传播、复制或者致死能力吗?这是否可以解释为何此次疫情感染的人数和死亡人数都比以往疫情更多?现在还没有任何确凿证据,但被突变病毒感染的人比原始病毒感染者死亡率高27%,这也可能是因为缺少医疗设施所致。突变病毒在疫情开始后不久即出现,但距离被感染者进入人口密度更高的市区前也有一段时间。现在还无法确定是否这些突变病毒导致疫情规模扩大,持续时间如此之长。

到目前为止,两个研究团队都只在实验室对病毒进行测试,都还未对真正的埃博拉病毒进行试验。要想看看A82V变体到底有什么不同,他们需要对猴子进行真正的病毒测试。但这是巨大的挑战,因为此类研究只能在最严格的生物安全实验室进行。埃博拉病毒本身已经十分致命,如果其变体稍微增加致命性,结果会如何?直到进行实验室,我们才会知道。

值得注意的是,即使没有A82V的影响,埃博拉病毒已经相当擅长于感染人类,并在人类之间传播。或许这是因为某些菌株在蝙蝠群中已经发生了突变,使得它们更容易传播到人类身上。这些人类特有的适应性可能对那些目前正在进行的研究产生影响。

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为了测试这种推测,研究人员需要将埃博拉病毒从人体和动物身上剥离出来,并进行比较。但此类研究几乎是不可能完成的,因为我们还没有任何蝙蝠身上的埃博拉病毒,我们甚至不确定蝙蝠身上是否含有病毒。无论宿主是谁,埃博拉病毒藏身何处,埃博拉疫情已经被阻止,A82V变体很可能已经消失。或许,它们将来还会回来,或许下次爆发会产生完全不同的突变,让病毒更容易在人类之间传播。但无论哪种方式,这些研究都凸显了保持警惕的必要性,需要对新发传染病进行不断监测,并防止病毒快速产生适应人体的能力。

鲍尔称,这个教训不仅适用于埃博拉疫情,还适合其他情况。你不能忽略这些病毒正在进化的事实,它们正更好地适应人体感染。我们曾经忽视了MERS冠状病毒,它至今依然在阿拉伯半岛肆虐。这种病毒在骆驼中十分流行,并且不断出现人类感染事件。我们不能总是依赖于如同中彩票的好运来应对传染病疫情。(小小)

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