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召唤恶魔,再造1918流感病毒

时间:2005-10-27 09:08来源:南方周末 作者:bioguider 点击: 264次
1918年大瘟疫竟是“禽流感”  http://www.biotech.org.cn/news/news/show.php?id=27396

研究发现1918年全球致命流感源自禽流感  http://www.biotech.org.cn/news/news/show.php?id=27379



  1918流感病毒可能是已知的最有效的生物武器。最近科学家根据基因组序列信息重新造出了这种病毒,与历史记载相比,再生的病毒在杀伤力方面似乎毫不逊色。新研究还证实,1918流感极可能完全源自禽流感

  

  那是一场可能杀死了5000万人的灾难,它毁坏的生命,超过了在它来临之前刚刚结束的第一次世界大战。直到现在,这位“西班牙女士”的杀伤力在流感中还处于空前绝后的地位,甚至超过了中世纪最黑暗的记忆之一———黑死病。

  到底是什么东西引发了这种致命疾病,后世的科学家对此有着致命的好奇心。但1918年病毒学还处在萌芽期,人类要到1935年才第一次分离提纯出病毒,凶手在人们掌握捕捉它的方法之前就消失在了历史舞台上。

  然而,机缘巧合加上科学家不懈的努力,这个恶魔在逃脱80多年后于今天重新被召唤出来———当然,是囚禁在防护严密的实验室里。召唤它的目的,是寻找其超强杀伤力的根源,辨认自然界中那些有潜力成为下一个恶魔的病毒,预防下一次全球大流感的来临。

  在10月6日出版的英国《自然》杂志上,科学家报告了1918年大流感病毒最后3个基因的序列,该病毒的设计图至此拼合完整。另一组科学家在7日的美国《科学》杂志上说,他们根据基因组序列信息造出了这种病毒,并试验了它的毒性。与历史记载相比,重生的病毒在杀伤力方面似乎毫不逊色。新研究还证实,1918年大流感极可能完全源自禽流感。

  这可能是多年来病毒学界最重大的事件。在反恐口号震天响的今天,它自然也引起了关于生物恐怖的争议。但科学家说,该成果为公共卫生事业带来的潜在利益,将远远大于被滥用造成的风险。



  永冻原下的证据

  弄清1918年大流感病毒的完整基因组序列,费了美国军事病理研究所的杰弗里·陶本伯格(Jeffery Taubenberger)和他的合作者们10年时间。

  受害者死亡之后,病毒的命运也就完结了,要在几十年后重新找到病毒样本,必须寄希望于病人遗体或组织保存完好。陶本伯格所在的研究所有一个仓库,它是林肯总统建立的,保存了许多尸体解剖留下的病理组织。其中有两份死于1918年大流感的士兵的肺部组织,浸过福尔马林,以小块的蜡封存着。尽管组织里的病毒已经降解得支离破碎,陶本伯格仍用逆转录聚合酶链的方法,从中找到了9段1918年大流感病毒的RNA碎片。

  1997年3月,陶本伯格等人在《科学》杂志上报告了他们根据这些碎片分离出的5个基因。但是这还不够,需要更多的样本来得到完整的基因组序列。退休的病理学家乔汉·哈尔丁(Johan Hultin)读到这篇文章,想起了自己几十年前在阿拉斯加永冻原寻找1918年大流感病毒失败的经历,在与陶本伯格联系后决定重返阿拉斯加。

  他来到的地方,是白令海峡附近的一个因纽特人小村庄———在这么偏僻的地方也不能免受毁灭性的打击,1918年大流感的可怕程度可见一斑。当时村里有72名成年人死亡,只有5人幸存。1951年,还在爱荷华大学做学生的哈尔丁曾经开掘坟墓取得遗体组织样本,但发现病毒已被破坏,以当时的技术不足以从中获得有用信息。

  1997年8月,72岁的哈尔丁孤身一人自费再度来到这个村庄,请求发掘遗体。由于文化的原因,这起初遇到了一些阻力。哈尔丁试图让村民了解,他需要找到病毒来帮助预防下一次灾难。村子里最大家庭的女家长记得46年前哈尔丁的来访,帮助他取得了村民委员会的许可。哈尔丁在墓穴中发现了一具冰冻保存得非常完好的女性遗体,从中提取肺部组织,交给陶本伯格。



  完整的基因组

  新获得的样本补全了士兵肺部组织样本缺失的部分。陶本伯格等人从样本中提取病毒的RNA片段,逆转录成DNA,并对之进行测序。在经历了几年艰难的拼图工作之后,研究人员终于将各个片段拼合成完整的基因组序列。

  1918年大流感病毒一共有8个基因,此前陶本伯格小组已分离出5个,这次在《自然》杂志上报告的,是占到序列总长度一半的另3个基因,分析显示它们很可能是该病毒杀伤力异常强的关键原因。这3个基因编码构成该病毒聚合酶的3种蛋白质———PB2、PB1和PA,它们是病毒进行自我复制所需的机制。

  研究人员将1918大流感病毒的序列,与有代表性的人流感病毒及禽流感病毒进行了比较。结果显示,1918年大流感的病毒很可能是完全由禽流感病毒转变而来,而不像1957年和1968年大流感病毒那样,是获得了几个禽流感病毒基因的人类流感病毒。后者是人类流感病毒与禽流感病毒同时感染一位受害者而产生的。

  1918年大流感病毒的所有8个基因序列都与其它所有人类流感病毒序列不同,显示没有一个基因起源于曾经感染过人类的流感病毒毒株。陶本伯格说:“这是所有哺乳动物流感病毒中最像禽流感的病毒。”

  找出哪些变异使得病毒从鸟类跳跃到人身上,将帮助科学家辨认出可能导致下一场大流感的禽流感毒株。陶本伯格小组发现,1918年大流感病毒的蛋白质序列中,有25个变异可以在后来的人类流感病毒中找到,这些变异可能对于流感病毒适应人类特别重要。

  聚合酶蛋白质的某些变异,也出现在目前流行于亚洲的H5N1型高致病性禽流感病毒中,这一发现特别引人注意。最近几年来,H5N1型禽流感病毒已经在亚洲导致上百人感染,60多人死亡。迄今死者都是因为直接与病禽接触而患病的,还没有证据表明H5N1型病毒能在人与人之间传播。但人们非常担心,它即将进化出人际传播的能力。



  再造病毒

  基因组序列可以说是完整的生物设计图。把蓝图还原成复杂生物,现在的水平还做不到。但病毒是非常简单、原始的东西,只是蛋白质外壳包着一些核酸。根据设计图人工造出个把病毒,理论上完全可行,实际上也已经成功了。例如2002年,一群美国科学家就用邮购的DNA原材料和互联网上获取的基因组序列信息,人工合成出了小儿麻痹症病毒,整个过程中没有采用任何活细胞。如果放宽条件、允许使用从生细胞里提取出的遗传材料,操作难度还会降低很多。 (责任编辑:泉水)
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