每日最新頭條.有趣資訊

我們能在新冠疫情發生前,預測它的流行嗎?

圖片來源:Pixabay

從古到今,一半以上的人類傳染病都來自於動物。隨著地面和空中交通越來越方便、人際交流越來越頻繁,不論是直接來自野生動物的疾病,還是從野生動物經由中間宿主間接傳播給人類的疾病,都可能以更快的速度在人群間擴散。為了應對流行疾病的威脅,美國史丹佛大學人類生物學客座教授、傳染病學家納森·沃爾夫(Nathan Wolfe)和同事在多年前提出了一項計劃,希望通過監測野生動物和頻繁接觸這些動物的人,以觀察新病原體出現的跡象及它們習性的改變。他們希望,這類監測活動能在流行病肆虐之前,及時提供早期預警信號。

這篇發表於 2009 年第 5 期《環球科學》上的文章,由沃爾夫本人執筆,講述了他和同事們深入野生動物狩獵人群,尋找全球性傳染病源頭的故事。時至今日,沃爾夫對流行病的認識與思考,仍然值得我們借鑒。

撰文 納森·沃爾夫(Nathan Wolfe)

翻譯 雷榮悅

“病”從口入?

汗水在背上流淌,帶刺的灌木劃傷了胳膊,我們再次跟丟了目標:我和同事跟蹤了近 5 個小時後,野生黑猩猩發出的各種叫聲突然消失了。通常,這些叫聲是我們在烏乾達基巴萊森林內追蹤野生動物的最好線索。3 隻雄猩猩突然安靜下來,說明有事發生。果然,當我們走近一塊空地時,發現黑猩猩們正站在一棵茂盛的無花果樹下,抬頭盯著樹梢上一群正在“吃喝玩樂”的紅疣猴。

猴子們在盡情地享用早餐,根本無視樹下的“敵人”。經過短時間“協商”,黑猩猩們開始分頭行動。為首的黑猩猩躡手躡腳地靠近無花果樹,它的同伴則悄悄爬上了相鄰的一棵樹。突然,為首的黑猩猩尖叫著跳到樹上,猴子們驚慌失措地逃避攻擊,無花果樹的樹葉紛紛掉落。這隻黑猩猩明顯算好了進攻時機:雖然它沒能親自抓到猴子,但它的同伴抓住了一隻幼猴,拖到地上準備和同伴一起分享戰果。

黑猩猩們津津有味地吃著猴肉及內髒。眼前的場景讓我想到,這為微生物的跨物種傳播提供了所有便利條件,簡直就像給太空旅行者配備了空間翹曲發動機(《星際爭霸戰》中虛構的一種超空間發動機),讓他們直接從一個星系“跳”到了另一個星系。猴子體內幾乎所有的病原體都能在最理想的情況下,進入一類新的宿主體內:黑猩猩掏出並吃掉新鮮的猴內髒,它們的雙手沾滿鮮血、唾液和糞便;幼猴的血液及其他體液濺到它們的眼睛和鼻子裡,這些物質都可能攜帶著病原體,黑猩猩身上的傷口成為機體首道防線的漏洞,病原體可能直接進入血液系統。事實上,我們和其他研究小組已經發現,人和黑猩猩等動物的獵食行為,的確架設了一座橋梁,讓病毒從被捕食者傳播至捕食者。HIV 在全球的流行,最初就是以這種方式開始的:猴子傳播給黑猩猩,黑猩猩再傳播給人類。

今天,HIV 流行範圍非常廣。然而,這並非不可避免。如果在上世紀六七十年代,科學家便開始留意非洲新型傳染性疾病的各種征兆,也許在數百萬人患病之前,就能弄清感染原到底是什麽,從而抑製或延緩相關病毒的蔓延。

這種模式不只適用於 HIV 一種病毒。從古到今,一半以上的人類傳染病都來自於動物,如流感、非典型肺炎、登革熱和埃博拉出血熱等。隨著地面和空中交通越來越方便,人際交流越來越頻繁,不論是直接來自野生動物的疾病(如 HIV),還是從野生動物經由家畜間接傳播給人類的疾病(如日本腦炎病毒和一些流感病毒株),都可能以更快的速度在人群間擴散。為了應對流行疾病的威脅,我和同事最近制定了一項大膽的計劃,監測野生動物和頻繁接觸這些動物的人,以觀察新病原體出現的跡象及它們習性的改變。我們堅信,這類監測活動能在流行病肆虐之前,及時提供早期預警信號。

動物病毒引發流行病?

實際上,我們的監測活動源於 10 年前的一項研究。當時,我們在研究喀麥隆的農村居民以及他們飼養的動物體內的病毒,以確定新型 HIV 病毒是否正在此類人群中擴散。由於這些居民時常捕殺野生動物,我們推測他們很可能是高危人群。

為什麽認為中非地區的居民是易感人群呢?先來看看一名典型的叢林獵人如何度過一天:隻穿著簡易棉製短褲的獵人,背著 20 多千克的狒狒,沿著森林中的小道赤腳前行。他背著獵物已行走了好幾千米,但仍要走很長的路才能到達他的村莊。狒狒的血液混著獵人的汗水順著他的腿流淌,逐漸侵入腿上的傷口。此時,狒狒血液中的任何病原體都已進入這位獵人的血液循環系統和組織中。

如果能夠選擇,獵人和其他村民也許更喜歡豬肉、牛肉,而不是猴肉。但在這個地方,豬肉和牛肉屬於稀缺物資。於是,他們延續了人類數千年來的做法:捕殺當地動物。就像在每年的獵鹿季節,我在美國新澤西州的朋友會在自己的農場獵鹿,籌備一年一度的鹿肉宴。兩者唯一的差別也許在於,中非獵人要靠捕殺這些動物才能解決自己和家族的生存問題,而且相對於和人類親緣關係較遠的鹿,靈長類動物更有可能把動物病毒和其他病原體傳播給獵人。

說服村民參與我們的研究項目並不容易。很多村民擔心,我們會和他們搶奪獵物。直到獲得他們的信任後,我們才開始收集數據。與村民合作非常關鍵:除了要采集他們的血液樣本,調查他們的健康狀況和狩獵活動,我們還得采集獵物的血液樣本。我們向村民分發了一些濾紙,請他們幫助我們收集。

我們分析獵人和獵物的血液時發現,一些病毒以前從未在人類體內出現過。2004 年,我們在《柳葉刀》(Lancet)上發表了一篇論文,首次報導了一種叫做猴泡沫病毒(simian foamy virus,SFV)的病原體,它和 HIV 都是反轉錄病毒。長尾猴、山魈和大猩猩等大多數靈長類動物都攜帶 SFV,而且在上述 3 種動物體內,SFV 都是在遺傳上有獨特之處的變異體。我們發現,這 3 種變異株都已進入狩獵者體內。一位捕殺過大猩猩的 45 歲獵人已確診感染了大猩猩 SFV 病毒——現在的獵人已經很少因為生計而去捕殺大猩猩了。

在同一群中非居民裡,我們還發現了一系列名為人類 T 淋巴細胞病毒(human T lymphotropic viruse,HTLV,猴子體內的類似病毒則縮寫為 STLV)的反轉錄病毒——顧名思義,這種病毒傾向於感染 T 淋巴細胞,HTLV-1 和 HTLV-2 目前已經感染了全球數百萬人。在一些感染者中,病毒還可能誘發癌症和神經系統疾病。2005 年,我們曾在《美國國家科學院院刊》上發表文章,報導了 HTLV-3 和 HTLV-4,但在科學界,與這兩種病毒相關的研究還很少。

由於 HTLV-3 和猴子體內的 STLV-3 在遺傳上高度相似,我們推測,STLV-3 最初是在人類的狩獵過程中,通過被感染的猴子傳播給人類,後來轉變成了 HTLV-3。HTLV-4 的來源仍不清楚,但只要繼續研究猴子體內的病毒,我們也許就能發現這種病毒的“祖先”。我們還不清楚的是,SFV 或新型 HTLV 是否會致病。病毒不一定會使宿主患病——有些病毒的確會致病,甚至會在人群中傳播,但不一定會導致大範圍流行性疾病,它們往往會自動消失。但與 SFV、HTLV 屬於同一家族的 HIV,卻已在全球引發流行性疾病,因此流行病學家必須密切關注這個家族的所有成員。

我和同事提出了病原體從動物向人類傳播的 5 個階段:第一階段,病原體只在動物的體記憶體在;第二階段,病原體從某個動物傳播給某個人;第三階段,病原體從動物群傳向人群,但也可能在短時間內,在人與人之間傳播,最後消亡;到第四個階段,病原體能在人群中引發長時間疫情;在最後一個階段,病原體已經變異,成為人類獨有的病原體,不再以動物為宿主。在最後兩個階段,病原體可能奪走很多人的生命。

預測下一場流行病

如果 30 年前我們就開始監控狩獵者,也許能在艾滋病流行之前及時鎖定 HIV 這個致病原——但關鍵時間段已經過去了。現在的問題是,如何才能阻止下一個致命病毒的肆虐?我和同事認為,一旦能有效研究某些特定人群的健康問題,我們就能擴大研究範圍,監控動物病毒向人類傳播的方式。如果能建立全球監控機制,我們也許能在下一場新型傳染病暴發前,看出端倪。

幸運的是,通過與 Google.org 和史科爾基金會(Skoll Foundation)的合作,我們成立了全球病毒預測行動組織(Global Viral Forecasting Initiative,GVFI),全世界的流行病學家、公共衛生工作者和保護生物學家將一起合作,查明病原體的來源,監測病原體是否會從動物傳向人類,會不會向其他地區擴散。GVFI 的關注點不會局限於病毒或某種特殊疾病,而將監控會在人畜間跨物種傳播的所有病毒、細菌和寄生蟲。

雖然工作才剛剛展開,目前 GVFI 已有 100 多名科學家在追蹤調查喀麥隆、中國、剛果、老撾、馬達加斯加、馬來西亞等國傳染病多發區域的特定人群或動物。除了狩獵者外,我們還排查了其他感染野生動物疾病的高風險人群,比如在亞洲菜市場出售鮮活動物的人群

在狩獵者體內尋找新的微生物只是追蹤新型病原體的第一步。接下來,我們得確定這種微生物是否會致病,會不會在人類之間傳播,是否已滲入中心城區。城市人口密度很高,更是促進了病原體的蔓延。如果我們發現病原體在某個城市出現,而該城市又與病原體的發源地相距很遠,這就尤其值得我們注意,因為這是新一場流行病的前兆

各國政府首先要采取積極措施,防止新病毒進入血庫。事實上,在我們發現與靈長類動物接觸可能催生新的致病病毒後,加拿大政府就修改了獻血政策,杜絕接觸過靈長類動物的人獻血。

除了預報工作,新的流行病預防學項目還包括全球疾病警報地圖(HealthMap)和傳染性疾病追蹤計劃(ProMED),以收集世界各地每天關於各種疫情的報導,並利用頂尖的計算機預警系統(如 Google.org 搜索引擎),借用搜索引擎中的數據模式成功預測流感的暴發。同樣,各國政府和世界衛生組織的監測與反饋系統,在阻止未來流行病方面,也發揮著重要的作用。

我們最終會擴大監測網絡,讓更多國家,比如巴西、印度尼西亞等加入進來。這些國家的動物種類繁多,更容易將病原體傳播給人類。GVFI 的全面發展將需要極大的成本投入:要建設監控網絡,我們得有足夠的工作人員和實驗設施,每半年檢測一次特定人群和他們接觸過的動物,這將耗資約 3,000 萬美元;維持組織正常的運行每年還需 1,000 萬美元。但是,如果在未來 50 年內,能成功地避免一種流行疾病,哪怕僅僅減緩疾病的傳播也對得起如此大的投入。

人類致力於預測各種非常複雜的自然威脅,很少質疑預測颶風、海嘯、地震和火山爆發的合理性。我們沒有理由認為,預測流行病的難度會比預測海嘯大得多。傳染病一旦暴發,政府往往需要投入巨額資金,才能阻止疾病大範圍流行,那麽為什麽不能支出一部分用於維護公共衛生的資金,從一開始就預防疾病的發生呢?世界上可能沒有比預防疾病更重要的事了。

編者按:

現在距離沃爾夫寫下這篇文章已經過了將近 11 年。在此期間,全球病毒預測行動組織(GVFI,後更名為 Global Viral)在位於中非、亞洲的多個國家收集各種標本,構建相關數據庫,還開展了一系列研究生態與人類健康、促進公共衛生、減少疾病流行、為公共衛生研究和實踐提供培訓的行動。

2020 年 1 月 1 日,Global Viral宣布轉向複雜系統生物學領域,集中研究微生物的多樣性、生態和演化過程;此前的流行病學研究則在 2019 年轉移給了一家商業傳染病風險分析公司 Metabiota。22 天后,在與 Global Viral 總部相隔一個太平洋的亞洲,一個擁有 1400 萬常住人口的城市因新冠肺炎疫情全面封閉。

人類仍然沒能走在傳染性疾病的前面。

(本文部分內容經過了重新編輯。作者納森·沃爾夫是美國史丹佛大學人類生物學專業的客座教授,全球病毒預測行動組織主任。他在1998年獲哈佛大學免疫學和傳染病學博士學位,曾獲美國國立衛生研究院主任先驅獎和國家地理學會新一代探險家獎,曾在非洲和亞洲的多個國家積極開展研究和公共衛生項目。本文譯者雷榮悅是中國醫學科學院病原生物學研究所艾滋病研究中心的博士研究生,主要從事HIV相關的分子生物學研究。)

▽ 2019 年度學術公眾號評選 ▽

獲得更多的PTT最新消息
按讚加入粉絲團