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“蝙蝠女侠”找出SARS病毒源头 果子狸没被冤枉(2)

2017-12-13 10:15   来源: 中国青年报   编辑: 段琪琳   责任编辑: 马兰

第一株蝙蝠SARS样冠状病毒的活病毒分离出来了

确认蝙蝠是SARS样冠状病毒的自然宿主,溯源的征程,只是刚刚开始。

尽管基因组结构相似,但在一段关键的基因上,研究组当时发现的蝙蝠SARS样冠状病毒,与感染人和果子狸的SARS病毒,相差非常大。这段关键基因名为刺突蛋白基因,又叫“S基因”。

“冠状病毒的S蛋白负责病毒与细胞表面的受体结合,受体结合之后,病毒才能入侵细胞,建立感染。病毒与受体的结合具有特异性,S基因不同,病毒的受体就可能不一样。这就像什么钥匙配什么锁,如果找不到可以利用的受体,病毒是无法感染细胞的。所以说,S基因对冠状病毒可以感染哪些细胞、感染什么宿主、致病性如何都具有重要的决定作用。”胡犇说,“S基因差别太大,这些SARS样冠状病毒很可能不能像SARS病毒那样感染人或者果子狸。”

除了S基因,还有几个附属基因,也并不完全一致。这说明,之前发现的病毒,与SARS病毒的直接祖先存在不小的差距,无法确认造成非典疫情的病毒源头就一定是蝙蝠。

为了找到更多证据,研究团队在中国西南、华南、华北、华中的荒郊野岭上继续研究征程,最远到过西藏墨脱、云南西双版纳。组员罗东升近两年刚加入采样团队,他回忆,有一次他一下午爬了好几个山头,钻了7个蝙蝠洞。遇到洞口很低的,不得不匍匐前进。

有时候,蝙蝠洞就在不远处的山头上,直线距离不过几十米,走过去却要花几小时。路上荆棘丛生,需要用刀或锄头劈出一条路。

更多时候,罗东升会趴在汽车副驾窗边,举起望远镜对着窗外。汽车在山路上行驶,他需要判断哪些地方可能有蝙蝠洞。

作为课题组长,石正丽时常带队爬山钻洞。采样工作通常是4人一组。组员戴着N95口罩、手套和头灯,穿着外套,傍晚时在蝙蝠洞口支起捕鸟网。夜里,他们从捕鸟网上取下落网的蝙蝠,在野外临时搭起的工作台上,连夜进行肛拭子取样。他们捉住蝙蝠,用浸过生理盐水的棉签拭子,插入蝙蝠肛门拭取样品。

提取肛拭子之后,蝙蝠会被放走。“石老师一直坚持无侵害取样,尽量不剖杀蝙蝠,采样时也尽量减少对蝙蝠的身体伤害。”罗东升说。有些蝙蝠种群数量很少,破坏性的采样很有可能对整个种群造成毁灭性打击。蝙蝠在维护生态平衡中发挥重要作用,捕杀大量蝙蝠,将对生态系统造成重大损失。

尽管戴着手套,人被蝙蝠咬伤的风险依然存在。研究组成员范毅比画了一下蝙蝠牙齿的长度,前不久,他的食指就被一只蝙蝠咬伤。

“在野外采样之前,我们都会提前注射狂犬病疫苗。在蝙蝠携带的病毒当中,这是最危险的。”范毅说。

直到2011年,在云南的一个蝙蝠洞里,研究组终于找到了自己一直在寻找的线索。

“从这个洞里的样品中,我们第一次检测到了和SARS病毒更相近的SARS样冠状病毒S基因。虽然其他的基因片段并不完全一样,但比起其他的采样地点,云南的这个洞,更值得我们关注。”从这一年开始,云南的这个蝙蝠洞被定为长期采样地点。

一直到2015年10月,每年的春秋两季,石正丽研究团队都会到那里去。

“春天是蝙蝠的繁殖季节,秋天则是冠状病毒检测出阳性率最高的季节。”胡犇解释。

这个洞穴的温度大约在22℃到25°C之间,湿度在85%到90%左右。这里栖息着一个数量庞大的菊头蝠种群。在整个云南,类似的蝙蝠洞其实并不罕见。

黄昏时,研究团队会在洞里的地面铺上一块布,第二天早上收走采集了一夜的新鲜蝙蝠粪便。每粒粪便样本大约1克重,被放在1毫升的收集溶液里,带回实验室,储存在零下80°C的冷冻箱里。在实验室里,样品中的病毒RNA被提取出来。

2013年,中科院武汉病毒研究所实验室,从粪便样品中,分离出第一株蝙蝠 SARS 样冠状病毒的活病毒,它被命名为WIV1(WIV是武汉病毒研究所的英文简称)。它比之前发现的任何一株蝙蝠SARS样冠状病毒都更接近SARS冠状病毒,正是那段相近的S基因,让这株蝙蝠SARS样冠状病毒能够使用和SARS病毒相同的受体,并能够感染人的细胞。这项成果刊载于2013年11月的《自然》杂志。

第二个里程碑立起来了。

 SARS病毒起源问题,终于可以被回答了

成功分离出WIV1,让全球科学家对SARS病毒起源的分歧、争论,变得“趋于一致”。这场已经持续多年的追捕,目标渐渐清晰——SARS冠状病毒起源于菊头蝠。

“但是,我们在云南这个采样点的蝙蝠当中,还没有找到SARS病毒最直接的祖先株。也就是说,在所有的基因上,都和SARS病毒高度相似的一株蝙蝠病毒,我们并没有找到。”按照胡犇的说法,当时的整个证据链上,还有一个信息缺口没填上。

对云南这处蝙蝠洞的采样工作,持续了5年,共10次采集,收集到64份蝙蝠粪便粒和肛拭子样品。研究组从这些样品中,陆续分离出3株活病毒,得到了共计15株蝙蝠SARS样冠状病毒的全长基因组序列。

与造成非典疫情的SARS病毒相比,这15株病毒有的S基因高度同源,个别附属基因不同,有的附属基因高度相似,却在S基因上差异明显。

尽管没有一株病毒与SARS病毒完全相同,研究组却发现,在这15株病毒当中,包含了SARS病毒所有的基因组组分。

“我们考虑到一个可能性——这个蝙蝠种群携带的不同的病毒之间出现了基因重组,产生了SARS病毒。”胡犇说。

2016年2月的一天,针对15株蝙蝠SARS样冠状病毒基因信息的基因重组推导在计算机中开始进行。最终结果证实了研究组的推测。

“云南的这个蝙蝠洞,就像一个SARS样冠状病毒基因库。不管是S基因、附属基因还是非结构蛋白基因,SARS病毒的全部基因组组分,都可以在这个天然基因库中找到。”胡犇告诉中国青年报·中青在线记者,“我们在这些蝙蝠SARS样病毒的基因组上多个位点发现了频繁重组的证据,通过进一步分析,我们推测,造成当年疫情的SARS冠状病毒的直接祖先可能通过这些蝙蝠SARS样冠状病毒的祖先株之间发生的一连串的重组事件而产生。”

SARS病毒起源尚存的问题,终于可以被回答了。

研究组提出了猜想:15年前,SARS冠状病毒的第一个祖先株,在云南或者西南地区的某个蝙蝠种群中出现了。在偶然的情况下,病毒感染了野生果子狸,带病的果子狸被人类被捕捉。也有可能,是携带病毒的蝙蝠接触了当地的果子狸养殖场。当果子狸抵达广东的野生动物市场后,病毒在其体内发生了快速进化,以SARS病毒的最终样态登上人类餐桌。

然而,一切都只是推测,15年前的那个过程,不可能被还原了。

“这项发现告诫我们,须减少对蝙蝠等野生动物栖息地的侵扰、杜绝野生动物市场交易,这对于防止新发传染病的发生至关重要。” 香港大学微生物学家袁国勇教授对这项研究发表评论称。

“蝙蝠携带的SARS样冠状病毒需要引起我们的重视,但是也无需过度紧张。只要我们和自然栖息地的蝙蝠保持一定的距离,病毒从蝙蝠溢出的可能性很小。”胡犇说,“另外需要指出的是中间宿主,也就是和人类接触机会更多的这些动物,在病毒从自然宿主到人的这个传播链中往往扮演着关键角色。所以说,不光是和蝙蝠保持距离,还需要停止消费果子狸等野生动物,将疾病暴发风险降至最低。”

胡犇把病毒监测与病毒发现工作称为“病毒研究的上游”,能为“下游”的防治工作、诊断方法与疫苗研发以及其它基础研究奠定基础。这项研究意味着,类似SARS的新发冠状病毒病,仍然存在着爆发的风险,为相关疾病的预防提供了依据。

“这回发现的完整的SARS样冠状病毒基因库,可以让疾控专家用软件提前模拟出还没有出现过、很可能出现的、能够感染人类的病毒,我们可以提前研究疫苗,研究对策。”中国科学院院士、中国疾病预防控制中心主任高福对中国青年报·中青在线记者说。

他将SARS疫情之后的中国疾控工作,称为“砥砺前行”,“发生MERS(中东呼吸综合征冠状病毒)疫情的时候,我们就不像2003年时那样了,很快把MERS控制住了。”

2003年5月9日,《中华人民共和国国务院令(第376号)——突发公共卫生事件应急条例》发布,要求建立突发事件应急报告制度,在“发生或可能发生传染病爆发、流行”,以及“发现不明原因的群体性疾病”等情况后,各级政府要在接到报告1小时之内,向国务院卫生行政主管部门报告。

2005年,国家投入116亿元,建立以疾病预防控制机构为中心的疾病防控体系,作为解决突发公共卫生事件的应急系统。

“非典”之后,北京市各级疾控部门都开始针对突发公共卫生事件进行培训和演练。北京市卫计委疾控部门建立了一套24小时不间断运转的传染病监测网络。2012年,北京市投入1.75亿元,为市区两级疾控机构配备仪器装备。

在高福看来,一流的疾控,需要一流的科研成果来支撑,体现在与疾控有关的基础研究和应用研究上。

提到石正丽,他开了个玩笑:“我们都叫她Bat Woman,蝙蝠女侠。”

原标题:“蝙蝠女侠”团队找出SARS病毒源头

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