科技日报谈病毒溯源:“零号病人”是关键,也是难点科技日报基因组新冠肺炎

2020-04-14 10:30发布

  新冠病毒在全球伸张。每小我私家都想知道,这种病毒毕竟从何而来?找到致病病毒源头的工作,就是所谓的“病毒溯源”。

  “这并不仅仅是为了满意好奇心,更紧张的是,其对感染病防治意义重大。找到病毒源头,理解病原是若何成长成为对人类致病的病毒,才能答復病毒会不会重復呈现,也就是各人体贴的是否会卷土重来的问题。”中国科学院院士、中科院上海生命科学研究院赵国屏研究员在接管科技日报记者采访时说。

  然而,只管全球科学家都在苦苦探寻,今朝看来,新冠病毒的发源依然扑朔迷离。“事实上,不只是新冠病毒,人类汗青上许多疾病,如艾滋病、SARS等,对其源头的摸索,虽然有了很大进展,但至今还在继续。病毒溯源自己就是个科学难题,很庞大,需要较长时间,并且存在不确定性。”赵国屏说。

  溯源基于科学举证 找病原体需满意科赫规则

  “对于未知病原病毒溯源,至少要分两步走:第一步先找到致病的病原体;第二步确定到底是哪种动物被开始传染,即病毒的自然宿主,在这一步上,还需要探寻病毒从自然宿主到传染人,再在人际流传的歷程及其机制。”赵国屏说。

  赵国屏暗示,病毒溯源需要证据,是科学举证的歷程。其证据首要有两大类,一类是生物学证据,包括病因学、临床医学和风行病学等证据,其长处是“真实世界”的显像,但也存在获取歷程中可能有人为因素滋扰,以及尝试歷程坚苦等问题;另一类是分子生物学证据,包括基因组测序、抗体检测等,它的上风是“确切”,但要与生物学证据成立接洽,不那么容易。

  以找病原体来说,需要满意科赫规则。中国疾病防备节制中间病毒病防备节制所武桂珍研究员先容,科赫规则由德国细菌学家罗伯特·科赫提出,它是指确定一种病毒为致病的病原微生物需要4个尺度:在每一病例中都呈现沟通的微生物,且在康健者体内不存在;要从宿主分散出如许的微生物并在造就基中获得纯造就;用这种微生物的纯造就物接种康健而敏感的宿主,同样的疾病会重复產生;从试验发病的宿主中能再度分散造就出这种微生物来。

  SARS暴发时,荷兰鹿特丹伊拉斯姆斯大学的两个团队正是用这一规则确定了SARS-CoV是SARS的病原。他们用SARS-CoV传染食蟹猕猴,呈现了与人传染SARS-CoV相雷同的症状,从传染的猴子体内分散到的病毒与当初接种时的病毒沟通,传染的猴子体内可以或许检测到SARS-CoV特异的血清转化。

  然而,武桂珍暗示,找到病原体只是溯源的第一步。中华菊头蝠到底是不是SARS的唯一天然宿主,它携带的病毒是若何变异结果子狸携带的病毒,还需进一步研究。

  “完全根据科赫规则去探求病原体需要较长时间,在当今期间需要用分子生物学手段,如血清转化和基因测序,加速对疑似病原验明正身:属于什么物种,是否是一种未被熟悉的新物种等。从溯源的全歷程看,终极要由生物学和分子生物学两大技能所获信息证据,汇聚成链,彼此印证,才算是真正完成了使命。”赵国屏增补说。

    “零号病人”是溯源的要害 也是难点

  “一般来讲,病毒溯源有两条路径,一是风行病学观察,二是动物和情况中的病毒漫衍观察。” 南边医科大学生物寧静三级尝试室主任赵卫说。

  赵卫暗示,一般感染病溯源的风行病学观察是从第一位被发明的患者的打仗史最先,即要找到“零号病人”,但这项探求工作可谓难上加难。

  以艾滋病为例,1980年10月到1981年5月,在美国洛杉矶有5位以往很康健的年青人患上了卡氏肺孢子菌肺炎,这是一种很是罕有又严重的传染,凡是只会呈现在免疫功效严重低下者身上。5位年青人病情迅速恶化,被报道时,已有2人灭亡。这是最早发明的艾滋病病人,但其时即猜测这种疾病已活著界上流传了较长时间。

  8年后即1988年的一项研究找到了更早的美国病人,研究职员检测一名叫罗伯特·雷福德的15岁青少年在1968年留下的组织样本时,发明成果呈HIV阳性。之后又已往10年,1998年,科学家在刚果首都金沙萨找到了一份来自1959年的血液样本,发明个中就含有HIV-1。这是今朝可以或许确切追溯到的最早的艾滋病“零号病人”了。但他真的是“零号”吗,至今无法说清。

  其次,动物和情况中的病毒漫衍观察是最直接、最紧张的手段。赵卫先容,如科学家发明非洲喀麦隆南部灵长类动物身上带有与HIV极为相像的病毒SIV,也即猴免疫缺陷病毒。以是,有科学家提出了“受伤猎人”理论,即一位受伤猎人打仗到灵长类身上的病毒,开始被传染。现代最凶险的感染病之一埃博拉出血热,今朝大大都科学家认为其来历于果蝠,由於整个撒哈拉中部和南部非洲地域有差别种类的果蝠可以携带这种病毒。

  比年来,生物信息学技能进展迅速,科学家可以通过基因同源性比对确定差别病毒株间的亲缘关系和流传歷程,甚至可以通过“分子钟理论”推算出某种病毒的发源时间。但在溯源方面,这些都无法替换传统的风行病学观察。

  在赵国屏看来,对天然来历新病毒的溯源,就像刑警破案。刑警到作案现场,起首收集证据,然后多方观察,形成各类假说;顺藤摸瓜,解除并查找新证据、新线索,末了找到作案嫌犯。同时,嫌犯供述犯法歷程,并指认作案第一现场及作案东西藏匿所在,与得到的证据互相印证。个中随便环节出问题都可能没有成果。

    溯源有难度 各人要有合理预期

  病毒很狡诈,尤其是基起因核糖核酸而不是脱氧核糖核酸组成的病毒,更容易產生变异,并且变异的水平更高,速率更快。

  赵国屏先容,冠状病毒就是更为狡诈的RNA病毒。其基因组比力大,也容易呈现包括缺失、重组之类大片断的变异;固然,绝大部门变异对于病毒的生长繁殖都是倒霉的,因此,在病毒复制的歷程中就被天然裁减了。

  赵国屏认为,病毒在跨种流传歷程中,需要积聚顺应新宿主的那些变异,形成在人群中扩散的“流传性的克隆”,那就是此刻重復检测测序的流传到世界各地的毒株。但是,在这个早期的积聚歷程中的绝大部门变异,并没有明明的对人传染的“表型”,被发明的几率天然是很低的;但这正是溯源所需要的“科学证据”。

  以SARS为例,赵国屏诠释,其暴发后科学家就一直在探求源头。2005年,科学家在三种蝙蝠中发明了SARS样冠状病毒,但基因组序列都与SARS冠状病毒基因组差异过大。直到2015年,在中华菊头蝠中发明SARS样冠状病毒,与人SARS冠状病毒基因组序列有96%的相似性,并且其与人细胞受体ACE2联合的S卵白氨基酸序列相似性到达97%,才算根基展现SARS冠状病毒的自然宿主。

  “病毒溯源极其坚苦,包罗了许多不行控因素。有些证据丢掉了,可能永远找不到了。许多环境下,把链条完全连起来是不行能的。有些是持久研究也未必能搞清晰的,只能形成推论,更多的照旧找到节点证据。对此,各人要有一个合理的预期。”赵国屏夸大。

  来历:付丽丽/科技日报


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