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召唤恶魔:科学家重建1918年流感病毒

2005-10-27 09:08 杰弗里·陶本伯格等 Nature/Science 阅读 0
核心摘要: 科学家成功重建1918年西班牙流感病毒,完整基因组序列揭示其源自禽流感,聚合酶基因是超强杀伤力的关键。重建病毒在小鼠实验中显示极高毒性,引发生物安全争议,但研究为预防下一次流感大流行提供了重要线索。

1918年西班牙大流感曾导致全球约5000万人死亡,其破坏力甚至超过第一次世界大战。直到今天,它仍是历史上最致命的流感大流行之一。然而,由于当时病毒学尚处于萌芽阶段,人类直到1935年才首次分离出病毒,因此凶手在科学家掌握捕捉方法之前就已消失。但通过不懈努力,科学家终于从永冻层和病理样本中拼凑出完整的病毒基因组,并成功重建了这种病毒,旨在揭示其超强杀伤力的根源,为预防下一次全球大流感提供关键线索。

2005年10月,两组科学家分别在《自然》和《科学》杂志上发表了突破性成果。美国军事病理研究所的杰弗里·陶本伯格团队在《自然》上报告了1918年流感病毒最后3个基因的序列,至此病毒基因组完整拼合。与此同时,纽约西奈山医学院的彼得·帕勒斯团队与疾病控制中心的特伦斯·塔姆佩合作,根据基因组序列信息成功重建了病毒,并在小鼠、鸡胚胎和人类细胞中测试了其毒性。结果显示,重建病毒的杀伤力与历史记载相符,且极可能完全源自禽流感病毒。

病毒基因组重建:陶本伯格团队耗时10年,从保存的士兵肺部组织和阿拉斯加永冻层中因纽特人遗体中提取病毒RNA,通过逆转录聚合酶链反应和测序,最终拼合出完整的8个基因序列。其中,编码聚合酶(PB2、PB1和PA)的3个基因被认为是病毒超强杀伤力的关键,它们负责病毒的自我复制机制。序列分析表明,1918年流感病毒的所有8个基因均与已知人类流感病毒不同,而与禽流感病毒高度相似,提示它可能完全由禽流感病毒直接跳跃到人类,而非通过重组。

病毒重建与毒性实验:帕勒斯团队将8个基因拼合到普通流感病毒基因组中,然后由塔姆佩在最高防护实验室中注入人类肾脏细胞,成功合成出活病毒。实验显示,该病毒在小鼠肺部的复制能力比当代人类流感病毒高出3.9万倍,感染小鼠在6天内全部死亡,并出现严重肺炎。此外,病毒对鸡胚胎的杀伤力与H1N1禽流感病毒相似,而人类流感病毒则不会致死。进一步实验表明,血凝素和聚合酶基因是毒性的关键:替换这些基因后,病毒毒性显著减弱。

生物安全争议:重建1918年流感病毒引发了关于生物安全的激烈讨论。有专家认为这种病毒可能是“最有效的生物武器”,担心其从实验室泄漏或被恐怖分子利用。但《自然》和《科学》主编均表示,发表这些成果利大于弊,因为理解病毒机制对于应对未来流感大流行至关重要。此外,现代人类对1918年病毒已有一定免疫力,且研究有助于监测禽流感病毒(如H5N1)的变异,防止下一次大流行。

参考文献:Taubenberger, J. K., et al. (2005). Characterization of the 1918 influenza virus polymerase genes. Nature, 437(7060), 889-893. Tumpey, T. M., et al. (2005). Characterization of the reconstructed 1918 Spanish influenza pandemic virus. Science, 310(5745), 77-80.

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