
2021年1月7日,葡萄牙里斯本,圣玛丽亚医院外患者在排队。政府警告称,该国医院面临着大流行卷土重来的“巨大压力”。 (视觉中国/图)
新冠大流行已经一年多,但仍没有停止的迹象。甚至从3月开始,还在印度引发新一波的传播高峰,至4月底和5月初,使得当地多次出现日增40万以上感染案例的情况。
即便如此,科学家已经开始担心下一场大流行。2021年5月,俄亥俄州立大学的研究人员在《临床传染病》(Clinical Infectious Diseases)杂志上介绍他们在过往八名马来西亚住院病人样本中,识别出一种新型的犬冠状病毒,若未来获确认,将可能成为第八种致人类患病的冠状病毒。而之前3月,悉尼大学的研究人员爱德华·霍姆斯(Edward C. Holmes)等人更是报告称,他们在南亚附近一个很小的区域内从蝙蝠身上取样就发现了多种与新冠病毒SARS-CoV-2和SARS病毒相关的病毒,其中有一种病毒与新冠病毒相比,基因序列相似度更是达到94.5%。这些新发现的病毒为了解未来大流行风险提供了一些线索。
多个相像的病毒
新发现的犬冠状病毒是第一次在人类肺炎病人中识别出,该病毒与在犬类中发现的一种病毒类似。而爱德华·霍姆斯在研究中获取的24份完整的冠状病毒基因组数据中,甚至有4种病毒与新冠病毒相关,3种病毒与SARS病毒相关,他们因此认为,在这么小的一个地方就发现了这么多种蝙蝠病毒,相关病毒的多样性可见一斑。
这一研究致力于探究新冠病毒SARS-CoV-2等可能与蝙蝠相关的病毒的起源和进化情况,样本是在2019年5月至2020年11月之间收集的,当把样本按类型分成100个序列库后,有40个里面都发现了冠状病毒,其中有7个里面包含了与新冠病毒相像的病毒。
但值得注意的是,新冠疫情暴发以来,虽然迄今仍未准确追溯到该病毒的源头,但已有不少研究都发现了与新冠病毒基因序列相似的病毒。最为科学家所关注的要数RaTG13,早在2020年2月,《自然》杂志就介绍了这个病毒,称该病毒与新冠病毒在全基因组上相似度达到96%。另一种与新冠病毒相似度较高的是RmYN02,全基因组上的相似度达到93.3%,这一病毒是2019年5月至10月,从两百多只蝙蝠处取样后识别出来的。而就在2021年2月,泰国的研究人员在分析从当地山洞中获取的蝙蝠样本后,发现了与RmYN02相似的冠状病毒,这些证据继续拓展了相关病毒在地理上的分布。
而最新研究进一步发现更多相关病毒,也意味着,相关病毒很可能在蝙蝠的种群中持续保持着传播的状态,甚至在一些地方保持着高流行率。事实上,最新研究在不同种类的蝙蝠身上发现了几乎一样的冠状病毒,这种跨种属的传播很可能助推着病毒的进化。
与此相关的是2020年被列为新冠病毒中间宿主可疑对象的穿山甲。早在2020年3月,香港大学新发传染病国家重点实验室等机构的研究人员就已经在《自然》杂志报告从马来西亚穿山甲身上识别出与新冠病毒相关的冠状病毒,尤其是受体结合区与新冠病毒很像,这些穿山甲样本仅仅是在打击走私行动中查获的。而随后,又有科学家在不止一只穿山甲身上识别出相关病毒,这些证据让研究者们考虑了一种可能性,即穿山甲可能是新冠病毒出现过程中的一个中间宿主,因为穿山甲在野生动物非法交易中较为常见,因而与人类接触的机会得以增加。
最新研究中识别出的新冠相关病毒也有与穿山甲病毒在基因上相似的情况,为病毒在蝙蝠和穿山甲之间相互传播提供了证据。而考虑到冠状病毒重要宿主菊头蝠等大量野生动物不仅在南亚,还在东南亚很多地方也有分布,究竟有多少动物携带新冠病毒等相关的病毒,就成了一个至为关键的问题。因为,从公共卫生角度考量,既往的相关传染病研究越来越强调了病毒从动物传给人的这一风险。
从动物到人
包括新冠病毒SARS-CoV-2、SARS-CoV、MERS-CoV在内,21世纪以来出现跨国传播的这三种冠状病毒都有动物传染病的源头。其他对人类造成较大影响的传染病,如埃博拉病毒、禽流感等也都有从动物传到人的特点。蝙蝠、果子狸、单峰骆驼还有老鼠等等,可能成为病毒宿主的动物并不少。
以新冠病毒为例,加州大学戴维斯分校基因组中心的科学家2020年曾根据ACE2受体的情况,对四百多种脊椎动物感染新冠的可能性进行分析,认为除了人之外,川金丝猴、恒河猴、西部低地大猩猩、东非狒狒等灵长类动物,以及白暨豚、虎鲸、宽吻海豚、麋鹿等也可能有很高的风险感染新冠。另外一些科学家通过对一些动物开展新冠病毒传染的试验,发现果蝠很容易感染新冠病毒,而相对来说,狗、鸡、鸭等感染的风险则较低。这些风险判断既为追溯新冠病毒中间宿主指出了一定的方向,也为新冠病毒未来在动物和人之间相互传播导致再次流行的风险提供了一些参考。
而在新冠暴发之后,科学家开始担心将来是否还有更多病毒在进化到有能力传染人后,完成从动物到人的传染过程,进而引发另一场大流行。加州大学戴维斯分校兽医学院的科学家们为此专门建立了一套风险评估工具,用于预估病毒从动物种群外溢到人类的潜在可能性。
他们结合科学证据以及专家建议,形成了一个涉及病毒、宿主,以及相关环境等因素的动物传染病风险评估框架,利用一项历时十年建立的病毒探索数据库中的样本,对近900种野生动物病毒的传人风险进行了排序。研究中利用的样本所涉及的哺乳动物超过250种,在近900种病毒中,有700多种是该项目新发现的,有100多种是之前就被识别出的。而这些取自病毒传播风险较高的地区的样本主要来自非洲、东南亚和南亚的一些国家。
经过分析,造成SARS的病毒SARS-CoV仅以85.04分排在风险表的第八位,令研究者感到惊讶的是,对人类造成如此巨大影响的新冠病毒SARS-CoV-2也仅以87.14分位列风险排序的第二位,排在第一的是一种名叫拉沙病毒的动物传染病毒,风险分数达到91.18。这一研究2021年4月发表在《美国科学院院刊》(PNAS)。
拉沙病毒是在西非地区流行的一种有致死风险的病毒,与新冠病毒类似的是,感染后相当一部分人可能没有症状,而对另一些人则会引发很严重的疾病,损伤肝和肾等,造成腹泻、腹痛和呕吐等。该病总体的病死率大约1%,已知出现在几内亚、加纳、利比里亚、贝宁、马里、塞拉利昂和尼日利亚等地,是一种很有代表性的动物传染病,自然宿主是当地的一种老鼠,接触了携带病毒的老鼠的粪便和尿液就可能感染,也能人传人。
仅次于新冠病毒,在风险表上排第三位的是更为人所知的埃博拉病毒。作为一种致死率较高的病毒,埃博拉病毒既能通过接触动物感染,也能人传人,而且血液、唾液、汗液、精液、母乳等多种类型的体液都可能充当传播媒介。但与新冠不同的是,埃博拉病毒和拉沙病毒都发现得较早,分别发现于1976年和1969年,几十年来已经积累了相对较多的研究数据,且流行区域主要是在非洲,而新冠是一种发现仅一年多的新病毒,科学家对其在物种间的传播能力还知之甚少。
对于讲证据的风险评估体系,这就存在一个问题,即由于科学证据缺乏而可能导致评估中病毒风险被低估的情况。这可能也是新冠病毒的传播风险仅排在第二的原因之一,而另一方面,这也意味着,对诸如新冠病毒这样大量新发现的,甚至还未发现的病毒,在当前极为有限的科学证据基础上,预测其从动物传到人的风险的能力仍然是不够充分的,相关风险评估工具的优化、预测准确性的提升有待于更多对病毒规律的探索。由此,在某种病毒造成下一场大流行之前,相应的预防和准备的举措才成为可能。
变异推动传播
而在科学证据有限的情况下,一种病毒从动物传给人的风险到底有多大,哪些因素可能会导致一种病毒对人类造成更大影响,科学家们其实有一些相对的共识。比如一种病毒所具有传染性的能力和传播模式等,不仅是动物传人,还包括人传人,如果传染性越强,造成的风险显然会更大。其次是人与动物的接触情况,包括接触的频率和亲密度等,倘若在人迹罕至的地方一些野生动物携带了可传人的病毒,而人没有机会接触它们,相关的风险显然就小,而如果是穿山甲这类经常被人非法捕获买卖,甚至食用的野生动物,或者,猫和狗这类与人有亲密接触的家养动物携带了可传人的病毒,那么传播开来的风险就会大为增加。
病毒的流行情况和人口密度也可能是重要的风险因素。人口多,密度大,不仅会加快病毒的传播,甚至一些地方因为人口增加而毁林开荒,侵夺野生动物栖息地,也增加了相互暴露和影响的机会。诸如埃博拉病毒和拉沙病毒,虽然传染性强又有致死风险,但受多重因素影响,病毒迄今为止相对在较小的区域内流行,没有像新冠病毒这样实现长距离跨国甚至跨洲传播,这一流行情况也相对降低了其造成的风险。特别是埃博拉病毒,在尚未全球扩散的情况下,2019年,科学家已经研发出了被认证有效的疫苗,这可以称得上全球公共卫生史上人们应对相关病毒的一次成功,也为风险预判和早做准备的防控病毒的全球合作,提供了一个样本。
宿主的可塑性也很关键,尤其是多样化的病毒宿主与人类在基因上的相关性。这也是探究新冠病毒源头的难点之一,越多的物种能够感染新冠病毒,在追溯病毒传播给人的路径时就越为困难。而越来越多研究发现与新冠病毒相似的病毒,且病毒可以跨种属存在,这些又多又像的病毒的发现也因此传递出了一些颇为危险的信号。
除此之外,在病毒传给人之后,病毒的变异情况对推动病毒的传播也可能起着重要的作用。2021年4月,一项发表在《科学报告》(Scientific Reports)的最新研究就通过结合疫情早期变化情况和新冠病毒基因序列数据,发现感染案例的增加与病毒基因的进化之间有着直接的关联,新冠病毒的变异助推着新一波疫情的暴发。
这意味着通过基因组学去预测疫情发展,参与流行病的防控是有可能的。在印度从2021年3月开始出现新一波的传播高峰后,一些科学家甚至认为变异的新冠病毒B.1.1.7和B.1.617加速和扩大了这波疫情,特别是变异株B.1.617,2020年底首次在印度被发现,包含了更强传染性和逃避免疫保护的突变,在印度一些地方成为占主导地位的新冠毒株。但因为相关病毒基因的追踪工作还不是很充分,有一些研究者认为还不足以得出这样的结论。
不过,对比印度疫情在过去一年多的变化情况,新一波疫情的量级可谓前所未见。从年初前两个月的日增1万多例感染,猛增至4月底的日增30万,甚至40万,而在2020年9月,印度的上一波疫情高峰时,日增接近10万。这让原本已经以为度过了最危险时刻的人们,陷入又一场更严峻的大流行。
应对下一场大流行
一波又一波的大流行给人们彻底阻断新冠病毒传播的理想蒙上了一层阴影。当前,疫苗被寄予了实现群体免疫,控制疫情传播的重任。但最近,弗雷德·哈金森癌症研究中心基础科学与计算生物学部门的研究人员认为,如果不能定期地更新新冠疫苗,那么疫苗在未来抗击病毒的过程中作用可能会减弱,因为病毒是在不断进化和变异的。
该研究中心的研究人员雷切尔·埃吉亚(Rachel T. Eguia)等人曾将时间线拉长,研究过一种名为229E的人类冠状病毒的变异情况。与新冠病毒类似,人在感染了229E后也会产生中和抗体,并在未来再次暴露在该病毒中时,起到一定的保护作用。当他们用取自1980和1990年代的有该病毒中和抗体的血清去测试随后收集的该病毒的样本时,发现这些过去的中和抗体在应对后来同类病毒时效力变低,在一些样本中,用老血清去中和8到17年后的该病毒,甚至检测不到免疫效果。研究者认为,病毒逃离抗体免疫的进化是其中的关键,特别是受体结合区病毒刺突的进化。
如果新冠病毒将来也遵循类似的进化路径,那么即便疫苗控制了这波疫情,若干年后,用旧的免疫力去应对已进化的病毒,能否控制一场流行仍是一个谜。生命体的进化是时刻在发生的,就像流感病毒,新冠肺炎疫情暴发之后,不少科学家都将新冠病毒类比流感,因为它们都会导致比例不小的无症状感染者以及在无症状的情况下传播,这会导致病毒防控起来更难。而流感年年发生,应季而至,很重要的一个原因正在于其超强的进化能力。对此,疫情以来已有不少科学家认为存在一种可能性,即新冠病毒可能会像流感一样与人类长期共存。倘若新冠肺炎由此变成季节性流行病,那么下一场流行似乎会更快到来。
在当前新冠病毒大流行还尚未看到结束迹象的艰难情况下,动物传染病和病毒变异的新证据其实再次强化了提前应对下一场大流行的必要性。对于这个充满未知的谜题,虽然还缺乏精准的应对之道,但根据现有认识,对野生动物买卖等行为严加管理,在人与野生动物之间设置必要的安全屏障,以应对一些很可能携带动物传染病毒的宿主对人类的威胁,应成为基本共识。此外,加强对动物传染病流行情况的调查并监测重点病毒的变异情况,未来或能为人类主动防控相关风险提供更多可以参考的信息。
南方周末记者 王江涛