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與病毒共赴未來 7 新的災難

與病毒共赴未來

7 新的災難

每個星期,CDC都會發布一份《發病率和死亡率周報》。1981年7月4日發布的那期,在尋常無奇中也夾雜了詭秘莫測的消息:幾位洛杉磯醫生注意到一個奇怪的「巧合」。1980年10月至1981年5月期間,該市有五名男子因患有同樣罕見的卡氏肺囊蟲肺炎而入院治療。
隨著這兩種病毒在人類宿主中複製,它們不斷突變,其中一些讓病毒更容易增殖。想成功變成人類病毒,病毒必須克服強大的人類免疫防禦。HIV複製時,新的病毒需要從舊的宿主細胞中跑出去,並不斷增殖。人體細胞能製造一種叫作束縛蛋白(tetherin)的蛋白質,它會抓住病毒並把它們固定在原本的細胞表面。而前面提到的兩種病毒各自演化出了不同的絕招,讓自身能不受束縛蛋白的約束。
也就是說,科學家1983年發現艾滋病毒的時候,這種病毒已經成了潛藏的全球性災難;而當科學家終於著手反擊,病毒則早已佔據了先發優勢。20世紀八九十年代,因艾滋病而死亡的人數不斷攀升。一些科學家樂觀地認為針對病毒的疫苗能迅速研發出來,但此後一系列失敗的實驗讓他們的希望化為了泡影。
HIV-1是艾滋病主要的罪魁禍首,搞清楚HIV-1的來源用了更長的時間。1989年,法國發展研究院(IRD)和蒙彼利埃大學的病毒學家馬蒂娜·彼得斯(Martine Peeters)和她的同事們在非洲加彭的豢養黑猩猩身上發現了一種類似HIV-1的病毒。為了在野外研究這種病毒,研究人員去到了位於赤道非洲的森林。他們並不是要從黑猩猩體內抽血,因為猿類不僅神出鬼沒,身體強壯,而且對手拿針頭的人類沒什麼好感。取而代之的方法是收集糞便,猿類喜歡把屎拉在樹下睡覺的地方。科學家把糞便帶回實驗室,從裏面尋找病毒的蹤跡。結果,不管樣品來自東部的喀麥隆還是西部的坦尚尼亞,所有黑猩猩糞便中都分離出了SIV病毒株。其中喀麥隆南部黑猩猩體內的病毒和HIV-1親緣關係最近。1999年,科學家綜合掌握的線索,畫出了病毒的演化樹,發現HIV-1的演化過程和HIV-2類似,都是多起源的。
起初,人體內HIV病毒數量迅猛增長,一旦免疫系統識別了感染細胞,就開始了破釜沉舟的打擊,感染的細胞被自身免疫系統摧毀,病毒數量隨之下降。病人會覺得自己只是得了一場輕微的流感。免疫系統能成功剿滅大多數HIV病毒,但是,一小部分病毒會低調地存活下來。在它們藏匿其中的CD4細胞里繼續生長、分裂read.99csw.com,大多數時間平靜如常,偶爾重新喚醒,釋放出一波病毒,感染更多細胞。免疫系統忙不迭地把突發的小進攻鎮壓下去,但多次反覆下來最終會筋疲力盡,全面崩潰。
人類付出了很多年的努力,才讓艾滋病的流行得到了控制。公共衛生工作者嘗試了一系列的公共衛生政策,例如控制針頭的使用,發放避孕套等,並取得了相應的效果。其後抗艾滋病藥物的問世在人類對抗病毒的鬥爭中起到了極大的作用。今天,數百萬艾滋病患者在接受雞尾酒療法,此項療法是利用一系列藥物來干擾艾滋病毒感染免疫細胞,目的是避免病毒利用免疫細胞進行複製。在經濟實力較強的國家,例如美國,這些藥物的確讓很多病人重新擁有了相對健康的身體。政府組織和一些民間組織又把這些藥物送到較為貧窮的國家,這些地區的艾滋病受害者也得以延長了生命。2005年,艾滋病死亡率達到有史以來最高,當年有250萬人因此失去生命,但其後病毒的威力逐年減弱。到2013年,死於艾滋病的人數降低到了150萬。
免疫系統失靈的時間因人而異,可能只需要1年,也可能長達20年。但不管這個過程有多久,這一天還是會到來:病人的免疫系統再也無法勝任本職工作,本來無法傷害健康人的那些疾病都會變成致命的絕症。20世紀80年代初,一大批疑似卡氏肺囊蟲肺炎患者湧進醫院,其實他們都是HIV病毒感染者。
P組是迄今為止發現的最罕見的艾滋病毒類型,僅從喀麥隆的兩位患者體內分離出來過。這一小支病毒似乎只是演化的一次失敗嘗試,它們不擅長感染人類。而O組則厲害得多。在喀麥隆,它們已經感染了大約10萬人。科學家發現,O組病毒在人體內複製的能力和M組成員一樣強。隨著大猩猩SIV病毒的發現,艾滋病毒的演化樹終於清晰起來。SIV病毒反覆向人類跳躍,前前後後一共13次,其中9次演化成HIV-2,4次成了HIV-1。
就這樣,在找出病毒之前,醫生就先見識了HIV的厲害。他們把疾病命名為獲得性免疫缺陷綜合征,簡稱艾滋病(AIDS)。1983年,也就是在人們首次觀察到艾滋病患者兩年之後,一組法國科學家才從患者體內真正分離出了艾滋病毒,更多的研究也都確認艾滋病的源頭就是HIV病毒。但與此同時,在美國和其他國家,艾滋病病例陸續湧現。古代也有流行病大災難,瘧疾和肺結核已經困擾人類數千年之久,而艾滋病毒則是一個「後起之秀」,1980年前還默默無聞,在短短几九九藏書年間就成為全球性殺手,也成了流行病領域的謎。
20世紀初,非洲發生了翻天覆地的變化,這給SIV病毒向人類大進軍提供了新機會。沿河開展的商業行動讓人從村莊大批遷移到城鎮,同時帶去的還有病毒。非洲中部原本零星的聚居地迅速發展成萬人以上的城市,於是病毒在宿主之間傳播的機會大增。黑猩猩攜帶的一種SIV病毒株伺機入侵了不斷膨脹的人群,並演變成了HIV-1型M組病毒;而來自大猩猩的另一株病毒也開始在人群中繁衍生息,形成了HIV-1病毒的O組。
彼得斯和同事們發現大猩猩體內的SIV也源於黑猩猩,於是他們想仔細了解一下大猩猩SIV同黑猩猩和人類相應的病毒之間到底有什麼樣的聯繫。他們採取了之前的實驗方法,從大猩猩的分布區域里系統地收集糞便。但除了在喀麥隆大猩猩體內找到了SIV病毒,他們從其他3000多份大猩猩糞便中一無所獲。在喀麥隆境內,情況則大大不同,這裏的大猩猩體內的SIV病毒還不止之前發現的一種。2015年,彼得斯和她的同事們終於宣布,喀麥隆大猩猩攜帶的所有SIV病毒株中,兩個病毒株被確認為HIV-1病毒O組和P組的祖先,這個發現終於揭開了長久以來的謎團,HIV-1最後兩組病毒的身世也塵埃落定。
讓我們梳理一下。HIV的相關研究人員把世界上所有的HIV-1病毒分成了四組。其中90%的艾滋病都是由M組病毒導致的,M是main(「主要」)的簡寫,表示了這種病毒在HIV家族中的優勢地位。其他病毒株分別屬於N、O、P組,數量較少。彼得斯和同事們發現,一種來源於喀麥隆黑猩猩體內的SIV病毒與M組病毒親緣關係最近。其他黑猩猩病毒和N組相似。O組和P組仍然來源不明。
科學家耗費了30年的時間,才大概摸清了艾滋病的根源。第一條線索來自患病的猴子,美國各個靈長類研究中心的病理學家都注意到,手頭許多靈長類動物患上了怪病,癥狀和人類的艾滋病相似。他們猜測或許猴子也感染了類似HIV的病毒。1985年,新英格蘭靈長類動物研究中心的科學家嘗試將HIV抗體加入病猴的血清,結果這些大分子竟然真的「釣」出了一種新病毒。科學家隨後將它們命名為猴免疫缺陷病毒,簡稱SIV。進一步的研究揭示出其他SIV病毒株也感染了其他種猴類和猿類。科學家推斷,HIV可能就是從其中某一種SIV病毒演化來的,不過具體是哪一株,當時還是未知。
病毒複製的時候,會以相對固定的速度積九*九*藏*書累突變,如同沙漏中的沙子一樣堆積起來。通過測量「遺傳沙堆」的高度,科學家就可以估算這些病毒基因一共演化了多長時間。用這個方法,科學家發現HIV-1型M組和O組都起源於20世紀初(然而現在還沒有足夠的數據來估計HIV其他分支的歷史)。
科學家掌握的所有證據都指向了同一個HIV-1病毒起源的假說,即這些病毒並不是一次性出現的,而是經歷了若干次的「起源」。此前,和HIV-1同源的SIV病毒一直在非洲的黑猩猩群體中不斷傳播,一次偶然的機會讓它們感染了一隻大猩猩。感染或許發生在位於喀麥隆的一棵無花果樹上,為了爭奪成熟的果實,大猩猩同黑猩猩之間發生了一場血戰,大猩猩在近身搏鬥中遭到感染。幾個世紀以來,喀麥隆的獵人會捕殺黑猩猩和大猩猩,吃他們的肉,在捕獵的過程中時不時被猿類的SIV病毒感染。但在20世紀以前,這些獵人的活動範圍遠離人群,病毒雖然進入他們的身體,但還是沒有門路感染更多人。一些人能從SIV感染中恢復健康,因為他們的免疫系統遏制住了那些還沒有充分適應新環境的病毒。當然也有的感染以宿主細胞的死亡而告終,因此也沒能繼續傳染給更多人。
一旦艾滋病毒進入人體,它就會大肆攻擊人體免疫系統。它的目標非常專一,是一種名叫CD4的T細胞,這是一種免疫細胞。艾滋病毒能讓這些細胞的細胞膜像肥皂泡一樣彼此融合在一起。像其他逆轉錄病毒一樣,艾滋病毒能將自己的遺傳物質插入細胞自身的基因組。病毒的基因和蛋白質馬上開始操縱並逐漸接管整個宿主細胞,接著就能利用這些細胞複製出更多的HIV病毒,去感染更多的細胞。
沒人親眼目睹過這9次跳躍,但我們對它們的發生過程可以說是非常肯定的。很多西非人把白頂白眉猴當寵物一樣養,獵人也經常捕殺這種猴子,賣它們的肉。當白頂白眉猴和人發生血液接觸——比如猴子咬了獵人,或者屠夫切猴子肉的時候,病毒就有可能從猴子進入人體。接著,SIV病毒會感染新宿主的細胞,自我複製,並逐漸適應新的宿主。
彼得斯和同事們在森林中搜集黑猩猩糞便的同時,也留心觀察了其他靈長類動物。他們足跡所至的某些森林里也有大猩猩出沒,於是他們順便收集了那裡的大猩猩糞便,也帶回實驗室進行研究。2006年,他們宣布,在喀麥隆的大猩猩體內也找到了SIV病毒。
當時他們並不知道,自己觀察到的幾個病例,竟然會迅速演變成當代歷史上最恐怖的流行病,而這份周報就成為了這場災read.99csw.com難的第一次正式記錄。五位洛杉磯男性患者確實有細胞層面的免疫功能障礙,始作俑者就是人類免疫缺陷病毒(HIV),也就是艾滋病毒。後來研究人員才發現,這種病毒已經悄悄感染人類長達50年之久。自20世紀80年代被發現后,它們繼續感染了6000萬人,並讓其中一半失去了生命。

人類免疫缺陷病毒和源於動物的疾病

艾滋病毒聲名在外,但傳染性並不強,人其實並不會很容易感染艾滋病。哪怕患者在你邊上打噴嚏甚至和你握手,你都不會被傳染。艾滋病毒只能通過特定種類的體液——比如血液和精|液進行傳播。所以無保護的性行為會傳播病毒,人輸了被病毒污染的血也會被感染。准媽媽如果是艾滋病毒攜帶者,也可能把它傳染給未出生的孩子。一些海洛因成癮者和他人共用針頭,如果其他人是艾滋病患者,那麼病毒就很可能通過被污染的針頭進入他的體內。
理論上來說,我們可以讓這個數字變成零。艾滋病疫苗仍然是實現這一目標的最大希望。而最近的研究又讓人們重新燃起了希望,有效的疫苗可能指日可待。抗HIV藥物的廣泛使用也能讓已經感染的艾滋病患者體內的病毒數量得到有效控制。與此同時,研究人員也在積極探索HIV病毒的生物學特性和演化歷史,希望能找到這些病毒的致命弱點。現在人類對HIV的了解已經非常深入,我們甚至對一百年來病毒為適應人類而做出的分子層面的改變都了如指掌。我們完全有可能在此基礎上逐一去破壞這些適應性狀。換句話說,防治艾滋病的未來,答案或許都藏在它的過去之中。
但這些跳躍究竟是在什麼時候發生的呢?為了回答這個問題,一些科學家回過頭去檢查了HIV病毒被發現之前因為神秘疾病死去的病人。1988年,研究人員發現一位死於1976年的挪威水手〔名為阿爾維德·諾埃(Arvid Noe)〕感染了HIV-1型的O組病毒。1998年,洛克菲勒大學的美籍華裔科學家何大一和他的同事又從1959年比屬剛果金沙薩一名病人的血液樣本中分離出了M組病毒。2008年,美國亞利桑那大學的邁克爾·沃羅比(Michael Worobey)和同事從另一份1960年的金沙薩樣本里也發現了HIV-1型M組病毒。科學家仍然沒有滿足,他們希望能深入HIV的基因組,揭開更久遠的故事。
卡氏肺囊蟲肺炎正是由卡氏肺囊蟲這種常見真菌引起的,卡氏肺囊蟲孢子無處不在,大多數人在童年的某個時刻都曾把它吸入到呼吸道里。但人的免疫系統會迅速九-九-藏-書幹掉這些真菌,併產生抗體,保護主人一輩子。然而,如果這個人的免疫系統比較弱,卡氏肺囊蟲就會失控。病人的肺部會充滿液體,傷痕纍纍。卡氏肺囊蟲肺炎患者難以吸入足夠的氧氣,因此很難維持生存。然而,洛杉磯的五個卡氏肺囊蟲肺炎患者的癥狀並不典型。他們都是年輕男性,在患上肺炎之前健康狀況良好。《發病率和死亡率周報》的編輯們針對報告做出推測,這五名男性的奇怪病例「可能表明他們有細胞層面的免疫功能障礙」。
在接下來的幾年中,隨著剛果從比利時獨立,在剛果工作的海地人重返祖國,HIV-1型M組病毒也傳播到海地。到了20世紀70年代,海地移民或美國遊客進一步把艾滋病毒帶到了美國。這已經是在病毒遷移到人類身上大約40年後的事了,也正是洛杉磯的五名男性患上奇怪肺炎之前的10年。
HIV-1的M組和O組病毒出現的最初幾十年裡,它們在喀麥隆都增長緩慢。來源於大猩猩的O組病毒乾脆從來沒有成功逃脫人體宿主細胞。但M組迎來了命運的轉機。這一組病毒在20世紀中葉傳播到金沙薩(這個城市當時還叫利奧波德維爾)。在人口稠密的貧民窟,病毒迅速傳播。病毒感染者從城市沿河流和鐵路向非洲中部其他大城市——包括布拉柴維爾、盧本巴希和基桑加尼遷移。到1960年,HIV-1型M組病毒的腳步已經橫貫非洲大陸。
馬克斯的研究暗示,艾滋病毒並不是單一起源的。HIV-2是從白頂白眉猴攜帶的SIV病毒獨立演化而來,而HIV-1的來源還撲朔迷離。隨著對白頂白眉猴的研究進一步深入,狀況更複雜了。科學家發現了幾種SIV病毒株,這些不同的SIV病毒都只和某一支HIV-2更接近,和其他HIV-2的關係都比較遠。這個結果說明,在演化的歷史中白頂白眉猴所攜帶的SIV病毒曾多次完成跨物種跳躍,遷移到人類群體,並分別演變成不同的HIV-2病毒株——這個過程竟然多達9次!
1991年,紐約大學的普雷斯頓·馬克斯(Preston Marx)和他的同事們在西非白頂白眉猴體內找到了一種和艾滋病毒極為相似的病毒。但這個發現並沒有解決艾滋病毒的起源問題,反而讓它看上去更複雜了。20世紀80年代,科學家根據艾滋病毒的遺傳背景,很巧妙地將之分成兩種類型,分別命名為HIV-1和HIV-2。HIV-1在世界各地都很常見,HIV-2隻出現在西非的某些地區,而且攻擊性比HIV-1要差很多。馬克斯在白頂白眉猴體內找到的病毒株與HIV-2親緣關係更近。