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1918年大瘟疫竟是“禽流感”:H1N1病毒基因揭示禽流感大流行风险

2005-10-08 09:07 综合报道 自然、科学、商业周刊 阅读 0
核心摘要: 美国科学家研究发现,1918年造成全球5000万人死亡的H1N1“西班牙流感”病毒与禽流感H5N1病毒存在相同基因变异,表明H5N1可能演变为类似超级病毒。科学家从永久冻土中提取基因片段,首次复原了该病毒,并揭示其高致病性机制。病毒特征与H5N1相似,可直接感染人类。研究指出H5N1可能通过突变或基因重组获得人际传播能力,为防控禽流感大流行提供重要警示。

美国科学家最新研究发现,1918年至1919年期间造成全球约5000万人死亡的H1N1“西班牙流感”病毒,与目前在亚太地区流行的禽流感H5N1病毒存在同样的基因变异,表明H5N1型禽流感病毒完全有可能演变为与“西班牙流感”同样具有杀伤力的全球性超级病毒。根据病毒的遗传基因序列,科学家首次复原了“西班牙流感”病毒,并揭示了其高致病性的分子机制。

病毒起源:禽流感病毒直接突变感染人类

美国军事病理研究所的病理学家杰弗瑞·陶本伯杰博士带领的研究小组于10月6日出版的《自然》杂志上发表报告指出,1918年至1919年肆虐的H1N1“西班牙流感”病毒,实际上是禽流感病毒的一种类型,与目前在亚太地区肆虐的禽流感H5N1病毒一样,最初都在鸟类中传播。H1N1病毒通过突变获得了感染人类的能力,并进一步适应了人际传播,从而引发了全球大流行。陶本伯杰博士说:“这一发现表明H5N1病毒也有可能发生突变,从而获得在人类之间传播的能力,这大大增加了禽流感演变成全球流行疾病的风险。”他指出现今的禽流感H5N1病毒尚未发生这种突变,但病毒突变速度很快,可能迅速发展出类似当年的传染力。

病毒复原:从永久冻土中提取基因片段

在陶本伯杰博士研究成果的指导下,另一个由美国疾病控制中心(CDC)科学家组成的研究小组成功复原了H1N1“西班牙流感”病毒。流感病毒有8个基因片段,陶本伯杰之前已找出其中5个,CDC科学家完成了剩下的3个。为了复原这种致命病毒,科学家提取了埋葬在阿拉斯加永久冻土带下一名患病女死者遗体的肺组织样本。通过将样本和福尔马林固定组织中的非功能基因注入细菌,组合成完整的病毒基因组,再将病毒基因组注入人或动物细胞内生成病毒蛋白质,最终制成了功能完整的病毒。

病毒特征与H5N1相似

CDC复制的3个基因片段对于理解禽流感病毒如何突变适应人体传播至关重要。科学家将复制的H1N1病毒注入鸟类的受精卵,病毒杀死了受精卵,这一特征与禽流感H5N1病毒一致,而现今其他人类流感病毒则不具备这种能力。另一个关键发现是病毒的血凝素表面蛋白(HA)基因突变,使病毒复制加快,增强了致命性;当该基因被替换后,病毒的攻击性显著降低。CDC主任葛柏汀女士表示,揭开H1N1病毒的面纱“让我们解开了部分秘密,有助于预测下一次大流感的发生,并做好准备”。伦敦玛丽皇后学院病毒学家奥克斯福教授警告,该研究暗示病毒有潜力不须先与人类流感病毒结合就能在人类间传染,使其更具威胁性,“这份研究给我们更多警告,有必要更严肃看待H5N1病毒”。

专访陶本伯杰:病毒突变的两条路径

领导科研小组复原H1N1病毒的陶本伯杰,日前接受了美国《商业周刊》的专访。摘录如下:

问:你们从1996年就开始了相关研究,遇到的最大挑战是什么?

答:从一开始就遇到的挑战就是从死者身上提取的基因物质在数量和质量上都不尽如人意。由于基因物质数量稀少,我们只能将分子生物学技术发挥到极致。每一步都很艰难。为了确保实验结果精确,我们反复进行实验,比较并缩小误差。

问:一个关键问题是,流感“瘟疫”是由禽流感病毒突变后在人际蔓延,还是禽流感病毒的两到三个基因与其他人类流感病毒结合后演变而来。1918年的全球流感大流行是哪种情况?

答:这也是最令我们惊讶的地方。研究结果证实,1918年那次流感大爆发完完全全是由禽流感病毒突变后在人际蔓延的。这与1957年和1968年两次大流感不同,那两次是禽流感病毒的两到三个基因结合了人类流感病毒,从而获得了人际传播能力。这一发现非常重大,表明两种不同机制都能造成流感全球大流行,从而为当前禽流感防控提供了重要启示。

问:此话怎讲?

答:也就是说,现今的禽流感H5N1病毒要变成具有杀伤力的世界性超级病毒有两条路可走:一是H5N1病毒可能发生突变,从而获得人际传播能力;二是H5N1病毒可能与人类现存的某种流感病毒发生基因重组,从而在全球范围内传播。

问:为什么在实验室里复原H1N1病毒对研究十分重要?

答:仅凭病毒基因序列,无法准确预测其真实杀伤力。许多基因发生了突变,通过复制出的病毒基因,我们可以判断哪些基因在致病过程中起关键作用,从而进行深入研究。

新闻背景:人类20世纪最严重的瘟疫

1918年爆发的“西班牙流感”疫情是人类在20世纪经历的最严重的一次瘟疫,共造成约5000万人丧生。死者大多是身强力壮的年轻人,症状包括打喷嚏和发低烧,肺部会有大量淤血。由于病情发展很快,患者几天内就可能丧命。这场瘟疫从西班牙开始,4个月内经由船只和河流传遍全世界,夺走的人命比第一次世界大战的罹难者还多。幸存者回忆说:“每天早上当你起床时,你就会问,昨晚谁又死了?死亡阴影无所不在。”与一般感冒不同,“西班牙流感”感染的高危人群是向来不易感染流感的年轻人,死亡者大多为20到30岁的年轻男女。

H5N1病毒引发的禽流感在东南亚地区已造成至少65人感染死亡,目前病毒尚未出现突变而在人际间交叉感染。尽管如此,科学家们仍最担心这种病毒变异后在人际间传播,届时将造成灾难性后果。世界卫生组织已多次警告,由于缺乏充分的准备和应对计划,如果禽流感病毒发生变异在人际间传播,可能会造成上百万人丧命。来自60多个国家、地区和国际组织的卫生专家和官员从6日起在华盛顿举行为期两天的会议,讨论建立国际合作机制,交流信息和集中资源,以共同对抗由H5N1型禽流感病毒变异可能引发的人类流感疫情。

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