SARS、MERS、埃博拉、新冠肺炎频发背后,是人类和病毒一场旷日持久的战争!

王碧琳 王碧琳 军事 佛莲新闻网 2020年02月27日 20:23:59 65

SARS、MERS、埃博拉、新冠肺炎频发背后,是人类和病毒一场旷日持久的战争!

  2019年8月3日,刚果(金)戈马,孩子们在看传播预防埃博拉感染知识的宣传画

  1918年,第一次世界大战进入尾声。而人类新一轮的牺牲则刚刚开始。

  对手是一种只有子弹头直径三十万分之一的家伙。

  起先,只是流感,然后,高烧、肺炎。18个月的疫情中,这种病感染了世界近三分之一的人口,5000万~1亿人死亡,而当时的世界人口仅17亿。

  棺材售罄,去世的小孩只能用购物盒装起来埋葬。大街上空无一人,人们不敢交谈。后来的研究者,甚至将这次流感看作是一战实质上的休止符。奥匈帝国首先将陆军从战线撤下,对手纷纷效仿,最终,缺乏足够兵员作战的协约国和同盟国草草收场。至1920年这场大流感神秘消失前的一年里,致死人数超过第一次世界大战的全部阵亡人数。

  人们不禁要问:对手到底在哪?

  文 | 《瞭望》新闻周刊记者徐欧露

  本文转载自微信公众号“瞭望”(ID:OutlookWeekly1981),原文首发于2020年2月23日,标题为《瞭望丨“致命病毒会一来再来,唯有枕戈待旦”》,原刊于《瞭望》2020年第8期。

  1“祈求星星的照看”

  直到2005年,这次大流感暴发87年后,研究人员才确定了元凶——一种与甲型H1N1密切相关的病毒。它的变种——流感病毒,至今每年仍导致全球29万~65万人因呼吸道疾病而丧命。

  北京时间1月31日,世界卫生组织将新型冠状病毒肺炎列为国际关注的突发公共卫生事件(PHEIC)。此前,2009年的甲型H1N1流感、2014年的脊髓灰质炎疫情、2014年的埃博拉疫情、2016年的寨卡病毒疫情和自2018年开始的刚果(金)埃博拉疫情,都曾被列为PHEIC,均由病毒引起。

  而这只是人类在漫长历史中,和病毒狭路相逢的众多战役中的几例。

  由脊髓灰质炎病毒引起的脊髓灰质炎,即小儿麻痹症,史前时期就有记录,埃及的绘画和雕刻描绘了四肢肌肉萎缩的人和带着拐杖走路的孩子。早在古希腊,西方“医学之父”希波克拉底就曾试图建立一套针对肺炎的诊断方法。

  而据《中国古代疫情年表》统计:从公元前243年到公元1911年的2154年里,中国发生重大疫情352次,平均6.1年发生一次。病毒引起的天花、乙肝、黄热病,都可能是古时瘟疫的元凶……

  一些病毒传染病带来的灾难,远超1918年大流感。

  顺治十八年(1661年)正月初九,顺治皇帝病逝第三天,不满8岁的玄烨坐在了紫禁城金銮殿的宝座上。站在前面的文武大臣不难发现,小皇帝的脸上还有几粒麻子。

  顺治帝临终前,询问他一向敬重的传教士汤若望,谁来接班?得到的答案是:玄烨。原因很简单,他出过天花,活了下来,对这种可怕的疾病拥有免疫力。

  彼时,被称为“痘疮”的天花仍为不治之症。东晋医药学家葛洪在《肘后方》中曾描述天花带来的惨状:“不即治,剧者多死,治得差(瘥)者,疮瘢紫黑,弥岁方灭,此恶毒之气。”

  有研究者认为,天花杀死的人,可能比人类史上所有战争加起来还多。这种由天花病毒引起的烈性传染病致死率高达30%。据美国科普作家卡尔·齐默所作的《病毒星球》一书,1400~1800年,仅在欧洲,每百年就有大约5亿人死于天花,受害者不乏俄罗斯沙皇彼得二世、英国女王玛丽二世。

  在病毒感染的传染病面前,无力反抗曾是人类的常态。有人认为这是妖法,处死女巫,还有地方因此迁怒犹太人。但这都没能阻止“家家有僵尸之痛,室室有号泣之哀。或阖门而殪,或覆族而丧”的哀叹,在几个世纪之后依然回荡。

  直到20世纪真正认识这个对手之前,人类应对疫病,仍是隔离、草药、巫术和“祈求星星的照看”。

  2地球的“原住民”

  自人类祖先诞生在这个星球上,我们和病毒起码已经打了25万年的交道。但如果把25万年比作1天,人类是在最后1分钟,才开始认识这位老对手。

  1918年大流感如此惨烈,一个重要原因是,当时医学上尚没有有效应对病毒感染的措施,人们甚至不知道流感是由病毒引起。当时距离人类第一次推测出病毒的存在,不过刚刚过去20年。而病毒学要到20世纪20年代才真正出现。

  随着物理学特别是电磁学的发展,1937年第一台扫描透射电子显微镜问世,生物学家才第一次看到病毒的真容:这些屡次让人类成为手下败将的家伙,构造简单得甚至无法“独立”。

  病毒一般由两种物质构成,即蛋白质衣壳包裹核酸遗传物质(DNA或RNA)。和细菌不同,病毒甚至称不上是真正的生命。多数细菌可以独立生存,进入人体只求“营养”,并非一定侵入细胞。但病毒没有独立的代谢和能量转化系统,唯有侵入其他生命体的细胞,借助细胞加工遗传物质才能繁衍。

  但这些简单的家伙,才是地球真正的“原始”居民。不是病毒生活在我们的世界里,而是我们生活在病毒的海洋里。它们是所有生态系统的重要部分,我们呼吸的氧气很大一部分是在病毒的帮助下生产的,我们所在的这颗星球的温度也和病毒的活动息息相关。甚至科学家发现,人类有8%的DNA来源于病毒。

  在演化史最近的瞬间,人类脱颖而出,病毒功不可没。古老的鼻病毒可以训练我们的免疫系统不会出现过度反应。如果没有病毒,我们甚至可能没法“出生”——胎盘的进化就来自病毒的贡献。科学家认为,大约1亿年前,哺乳动物的祖先感染了一种病毒,这种病毒把抵御免疫系统攻击的能力转移给了哺乳动物。胎儿的血型、基因与母亲不同,却可以免受免疫系统攻击,就是因为胎盘拥有了欺骗免疫系统的能力。

  一个人一生中,要被500~600甚至1000种不同的病毒攻击,多数攻击都被人体的免疫系统击败。进入体内的病毒,实施打击只需几步:首先,吸附和注入宿主细胞。接下来,利用宿主细胞进行蛋白质和核酸的复制,并制造病毒外壳。第三步,将组装好的病毒核酸和外壳从破裂的细胞中释放出去,感染新细胞。这种入侵和复制的速度极快,六小时内可以产生10万拷贝。

  每种病毒的攻击目标和方式不一样,一些病毒攻击表皮细胞,留下可怖的疤痕,但真正让人丧命的,是在人体内部器官进行复制的病毒。

  

  狂犬病毒是绝少能造成100%感染者死亡的病毒,它可以摧毁中枢神经系统。同样危险的呼吸道病毒,如SARS或流感病毒,则会破坏呼吸道和肺部细胞。免疫反应可能会阻塞肺部,使肺部不能正常工作,致人死亡。

  3

  寻找武器

  在和病毒的对抗中,人类曾打过胜仗。

  18世纪,英国医生爱德华·琴纳在奶牛场发现,奶牛也会得天花,即牛痘,但从未死亡,而且牛场的挤奶工也从来没人得过天花。1796年,琴纳将从一个奶场女工手上牛痘脓包中取出来的物质,注射给一个八岁男孩。孩子患了牛痘,但很快痊愈。琴纳又给他种天花痘,不出所料,孩子没有出现天花病症。

  康熙皇帝感染天花的140多年后,世界上第一个疫苗诞生。人体的免疫细胞会存储如何识别和击败病毒的信息,受到同样病毒的二次攻击时,会产生抗体。人类学会了通过注入微量病毒或战斗力不强的同类病毒,让人体预先产生抗力,预防病毒感染。

  长久的束手无措后,人类以这种方式第一次向病毒发起了反击。

  公共卫生工作者开始在世界各地用疫苗围剿天花病毒。1933年,鲁迅在《我的种痘》一文中,记述了当时上海人打天花疫苗的场景:“倘走过施种牛痘局的门前,所见的中产或无产的母亲们抱着在等候的,大抵是一岁上下的孩子。”

  20世纪初,一个又一个国家报告了他们最后一例天花。1959年,天花病毒已从欧洲、苏联和北美洲全面溃退,只还在一些医疗力量相对薄弱的热带国家施展余威。不久之后,世卫组织启动了加强根除天花规划,向天花病毒发起总攻。公共卫生工作者第一时间把受害者隔离起来,并给周围的人接种疫苗。天花如同一场森林火灾,碰到针对性免疫的“防火屏障”,火势很快被控制下来。

  1977年,索马里记录了世界上最后一例天花。1980年5月8日,世卫组织正式宣布,全世界已消灭天花。这个和人类缠斗了几千年的烈性病毒,被击败了。

  随着分子生物技术、生物化学、遗传学和免疫学的迅速发展,针对不同传染病及非传染病的亚单位疫苗、重组疫苗、核酸疫苗等新型疫苗不断问世。狂犬疫苗让人类不再担心100%致死的狂犬病。古埃及时就作祟人间的小儿麻痹症,因疫苗的出现正从世界上大多数地区消失。1988年,每天患小儿麻痹症的人约1000名,2014年,这个数字减少到每年仅1人。

  有研究显示,通过疫苗接种,全球每年死亡人数减少300万例,平均每分钟就有约5人因接种疫苗被挽救了性命。

  对付病毒的称手武器越来越多。随着药物化学等学科的发展,血清和抗病毒药物也相继被发明。

  1890年,人类第一次利用血清注射成功治疗疾病。因研究白喉的血清疗法,德国医学家埃米尔·阿道夫·冯·贝林获得1901年首届诺贝尔生理学或医学奖。最早有完整记录的血清疗法,是在1918年大流感时期。随着逐渐成熟,血清疗法在SARS、MERS及埃博拉等病毒引发的传染病疫情中都有应用。

  自上世纪60年代第一种抗病毒药物碘苷获得批准以来,截至2016年,已有90种、共13类抗病毒药物被正式批准用于治疗9种人类感染性疾病。

  在病毒“入侵”的不同阶段,都有相应的药物可以阻击,干扰病毒的吸附、复制、释放。比如抗艾滋病药物“克力芝”可以阻止病毒成熟。一些药物可以中断病毒核酸的复制。还有一些药物分子可以冒充病毒所需的原料,它们混进修建病毒大厦的工地,引发整个工地停工,达到抑制作用。

  一个值得注意的现象是,在人类已掌握的疫苗技术中,六成都诞生于西方,特别是美国城市人口爆炸性扩张的这段时间。研究者认为,某种程度上,正是依托于疫苗、抗病毒药物等医学发现,建立于城市密集人口之上的工业化才成为可能。

  4病毒的杀手锏

  疫苗和随后抗生素的出现,让一种乐观的情绪笼罩在当时科学家心头。

  20世纪60年代,美国卫生、教育与福利部召集一个医疗专家小组开会,研究政府公共卫生工作的未来任务。咨询小组称赞了20世纪50年代的成就,宣布“科学和技术已彻底改变了人类对于宇宙、对于人类在宇宙中的位置、位于人类自身的生理和心理系统的观念。人类对大自然的控制已经大大扩展,包括人类对付疾病和危及人类生命和健康的其他威胁的能力”。

  甚至有声音预测:足够的食物加之微生物控制方面的科学突破,显微镜下地球上的所有灾星都将被灭除。

  直到一种叫埃博拉的病毒登上历史舞台,才捅破人们幻想的泡沫。感染者发烧并呕吐,有的病人身上如口鼻等所有开孔都流血不止。研究者很快发现,这是一种和已出现的马尔堡病毒亲缘关系较近的新病毒。除了隔离,别无他法。

  1989年5月,科学家们在华盛顿聚会,试图说明地球上的致病微生物远远没有被击败,相反,正在对人类构成越来越大的威胁。证据之一是:病毒正在迅速发生变异。

  人类还没来得及放下手中庆祝的香槟,就领教了病毒真正的杀手锏:它们的差异性极大,且不断突变。

  事实上,病毒的进化速度是人类的4000万倍。它们结构简单,基因组复制时缺少严格的校对机制,常出现差错,发生变异。某些病毒还可能发生重组,即当宿主同时感染多种病毒,病毒间可能交换基因,产生全新的病毒。

  这意味着,人类将不断面临新兴的病毒。最大的威胁莫过于此——免疫系统对新兴病毒一无所知,没有抗体“储备”,而疫苗和药物等医学防治手段也尚不具备,如同毫无准备地被偷袭。

  研究显示,新兴病毒约四分之三来自动物,而后传染给人类。

  病毒选择宿主也受到限制,它们外壳上的受体结合蛋白,就像“钥匙”,通过“解锁”寄宿者的细胞壁,侵入细胞。一把钥匙只能开一把锁,但病毒突变会使“钥匙”变身,突然能打开其他物种细胞的“锁”。动物携带的病毒便突破物种界限,传染至人。

  从人类开始驯服动物,到集中化的养殖和频繁的贸易流动,都为病毒物种跨界和传播开了路。

  1918年大流感的病毒与导致猪流感的病毒相近,且至今仍在变异。2003年的SARS病毒、导致中东呼吸综合征的MERS病毒都由动物而来。对我们的免疫系统而言,它们新得可怕,也强得可怕。

  病毒的突变,也为疫苗和抗病毒药物研发设置了极大的阻碍。

  天花病毒之所以能被疫苗攻克,一个重要原因是,这种病毒只在人体存活,宿主相对可控,同时没有很高的突变率。但其他病毒就没有这么简单了。特别是相对于DNA病毒(如水痘病毒和乙肝病毒)而言,RNA病毒(如冠状病毒、流感病毒)在复制过程中没有纠错系统,变异频繁。

  人体通常可以通过接种疫苗获得对DNA病毒的长期免疫力,但很难获得对RNA病毒的长期免疫力。这也是乙肝疫苗打一次可以维持很长时间,但每年都需接种流感疫苗的原因。

  新药与疫苗研制的速度很难跟上病毒变异的速度。前者的研发需要经过种子毒株筛选和试剂、动物模型下交叉保护力试验,以及临床试验的安全性、有效性验证三个无法绕过的环节。即使在某些不太关键之处放宽,仍需数年之久。例如尽管极为紧迫,埃博拉病毒的疫苗研制,人体临床试验过程仍耗时两年。

  同样,多数抗病毒药物只能起到抑制病毒的作用,而非杀死。一方面,病毒突变速度远快于药物研发速度。一方面,因为病毒将自己的遗传物质插入宿主细胞内进行复制,能干扰病毒复制的药,难免会引起人体细胞的功能异常。所以人类虽已能用抗生素对抗不少细菌,但安全性问题仍极大限制着抗病毒药物的研发。另一方面,病毒种类多、共性少,很难找到广谱的抗病毒药物。这就决定了,对绝大多数病毒感染,人类尚没有特效药。

  “我们应当意识到我们的力量是有局限的。”目睹了人类那段悲喜起伏的经历,芝加哥大学的历史学家威廉·麦克尼尔说道,“我们永远难以逃脱生态系统的局限。不管我们高兴与否,我们都处在食物链之中……”

  5

  永不停歇的“军备竞赛”

  在研究者看来,永不停歇的“军备竞赛”,才是对人类与病毒关系的准确描述。

  “不能指望科学家来消灭所有的病毒。相反,目前我们没有这样的能力。如果有人告诉我,他已研制出比现在的抗病毒药药效强100倍的药物,各位可能欢欣鼓舞,但我会忐忑不安。也许在不久的将来,抗100倍药效的新流感就会出现。这就是‘军备竞赛’的真实含义。”复旦大学生命科学学院教授钟扬曾在一次演讲中说。

  20世纪以来,人类逐渐认清这位重疾背后的对手,不再“祈求星星的照看”,研发疫苗、药物与之对抗。同时,病毒在与人类的斗争中不断变异。城镇化和越来越频繁的人口流动,则为病毒传播提供了新的温床。而每一场与病毒的战役,都促使医学工作者、科学家乃至治理者,更新手中的“武器”,不仅是疫苗和药物——

  我们主动设立防线。1918年大流感加速了公共卫生标准化,许多永久性的公共卫生机构在大流感中得到确立和保留,各国疾病监控体系逐步建立。

  我们主动预测动向。1947年,世卫组织启动全球流感计划,负责监测全球最新传播的流感病毒株。如今每年的流感季,世卫组织都会根据“当季流行”,建议应对所需的流感疫苗。

  我们完善应急体系。2003年的SARS直接推动了世卫组织的重大改革。2005年,《国际卫生条例》得以修订,设立国际关注的突发公共卫生事件(PHEIC)机制,要求“不论其起因和来源是什么”,成员有义务直报任何会引起国际关注的公共卫生突发事件,明确要求各成员应当建立应急体系。

  以2009年的甲型H1N1流感为例,世卫组织宣布这起流行病事件已经构成PHEIC,随即开始协调在世界范围内的诊疗设备和抗病毒药物调配,呼吁各国和企业捐赠疫苗,并为95个欠发达国家提供了两亿剂疫苗。

  随着科技发展,我们开始主动掌握“敌情”。2018年2月,《科学》杂志发表文章,全球病毒组计划启动,计划通过病毒监测和样品搜集,一方面获得“病毒生态学”大数据,包括宿主范围、地理分布和流行病学;另一方面通过测序病毒基因组获得数据库,建立一个综合自然病毒生态学和遗传学的病毒超级数据谱,建立一个病毒威胁和传染性疾病的全球大数据库。通过这个计划,人类将能对每个病毒科的数千名成员进行比较分析,识别最具潜在威胁的病毒。

  1918年大流感结束至今,导致千万级人口死亡的传染病未再现身。但人类社会未敢中断为自己注射“疫苗”,目的只有一个:做好准备。

  1919年6月28日,距离大流感消失还有近一年,作为第一次世界大战正式结束的标志,《凡尔赛和约》签订。协约国联军总司令福煦说:“这不是和平,不过是20年的休战。”

  而今看来,这句话也如同人类面对病毒对手的宣言——我们知道它会一来再来。但不知何时、何地。

  唯有常如寇至、枕戈待旦。

SARS、MERS、埃博拉、新冠肺炎频发背后,是人类和病毒一场旷日持久的战争!

  ▲ 瑞士日内瓦世卫组织总部外景(2月12日摄)

  延伸阅读1:

  我们准备好了吗

  文 | 《瞭望》新闻周刊记者 徐欧露

  本文转载自微信公众号“瞭望”(ID:OutlookWeekly1981),原文首发于2020年2月23日,标题为《瞭望丨“致命病毒会一来再来,唯有枕戈待旦”》,原刊于《瞭望》2020年第8期。

  科技更加昌明的今天,站在病毒面前的我们,更安全了吗?

  答案可能恰恰相反。

  2018年,美国约翰·霍普金斯大学健康与安全研究中心发布研究报告《应对全球灾难性生物风险的技术》。报告的作者之一、该中心传染病学专家阿米什·阿达加说,人类在最近半个世纪以来已经进入了一个全球灾难性生物风险事件频发时期。

  这个判断不断得到回应。2019年9月,由世界银行和世卫组织共同召集建立的全球防范工作监测委员会发布《一个危机四伏的世界:全球突发卫生事件防范工作年度报告》(下称《年度报告》)。报告指出,2011年至2018年,世卫组织在172个国家/地区追踪了1483次传染病事件,包括SARS、MERS、埃博拉、寨卡病毒等。

  “这些疾病预示着高影响力、潜在快速传播疾病的新时代的来临。这类疾病更加频繁地暴发并且越来越难以管理。”《年度报告》认为,世界正处于地区或全球灾难性传染病及大流行病的高危之中,如果暴发,不仅会造成生命损失,还可能颠覆经济,造成社会混乱。

  作为高风险病原,病毒尤其值得关注。

  如果说病毒的进化就像在准备火药,需要导火索才能引爆,那么在现代社会,无论是人口增长、环境恶化,还是频繁流动、技术滥用风险增高……导火索正越来越多。

  1

  更快、更挤、更危险

  800万年前,非洲,一只黑猩猩由于捕食红顶白眉猴和大白鼻长尾猴,感染了猴子身上的一种病毒,很快,病毒开始在黑猩猩之间传播。

  几个世纪以来,喀麦隆的猎人捕食黑猩猩,不时也会被这种病毒感染。但在20世纪以前,这些猎人远离人群,病毒没能感染更多人。

  20世纪初,非洲发生翻天覆地的变化,中部原本零星的聚居地迅速发展成万人以上的城市,人们从村庄大批迁移到城镇,同时带去的还有病毒。在人口稠密的贫民窟,它们迅速传播。20世纪中叶,这种致命病毒已经走出喀麦隆,降临刚果。随后,被感染者沿河流和铁路向非洲中部其他城市迁移,到1960年,病毒的脚步已经横贯整个非洲大陆。

  随着刚果从比利时独立,在刚果工作的海地人重返祖国,病毒也传播到海地。到20世纪70年代,海地移民或美国游客把这位“杀手”带到了美国。当科学家终于在1981年发现这种病毒时,它们已潜伏于全球,并继续感染了6000万人,让其中一半失去了生命。这就是造成艾滋病的HIV病毒。

  在全球化起步阶段,HIV病毒从喀麦隆传遍全球历经了半个世纪。而在全球化、城镇化加速的今天,已扩散的病毒感染随时都可能发生。

  20世纪末,国际社会已经形成共识:传染病所造成的危险,是单个国家无法应对的。美国公共卫生问题专家劳里·加勒特在《逼近的瘟疫》一书中写道,SARS疫情预示着一个新时期——传染性致病微生物全球流行时期的到来。

  如今的世界,人口更密集,交通速度更快,也可能更不安全。地球上的人口,在过去的50年间翻了一倍,人口密集的城镇大量涌现,污水、垃圾、污染滋生着病菌。而一旦发生传染病,也将有更多人被迅速传染。

  地理隔离曾是防止传染病扩散最古老有效的方法,也一度在传染病早期赋予人类宝贵的“宽限期”,可以及时防堵。但从波音747飞机打破洲际隔离开始,地理隔离正因为高速交通系统的遍布被大大削弱。人流高效转移的同时,病毒也在迅速传播。

  SARS暴发的2003年,中国春运期间全国旅客运量18.19亿人次。随着“八纵八横”高铁网建成、村村通硬化路,2019年春运全国旅客发送量达29.9亿人次。研究者认为,更庞大的春运客流和更稠密的交通网络,在数量和结构上都使新冠肺炎疫情比SARS更容易渗透到全国。

  曾被山海阻隔在世界另一端的新兴病毒,如今离我们只有一班飞机的距离。上万机场和每年46亿人次的全球航空客运量,让病毒降落到世界任何一角,最长不超过36个小时。

  2017年,安哥拉和巴西黄热病流行,黄热病毒被一名从安哥拉回国的工人带入中国;几乎同时,裂谷热病毒被另一名归国人员带入中国……中科院院士高福等人在《流感病毒:躲也躲不过的敌人》一书中说,这些事件的发生说明,人类越来越难预料下一次新发和再发传染性疾病的暴发,以及病原的身份种类、出现的时间和地点。

  2

  150万种风险

  来自黑猩猩的艾滋病病毒、来自禽类的禽流感病毒、蝙蝠带来的冠状病毒,无不在提醒,大多数恶性病毒传染病都是野生动物体内的病毒“跨界”传播给人类的。

  《自然》杂志曾在2008年做过统计,新出现的传染病中,有60%是人畜共患,其中72%又是以动物为宿主的病原体引起的。

  随着野生动物栖息地被人类不断侵占,人类正缩小与带病毒动物间的物理距离,加速病毒从动物到人的“溢出效应”。

  委内瑞拉西北部曾暴发的出血热,原宿主就是当地丛林中的棉鼠和藤鼠。由于大规模农田开发,它们失去栖息地,被迫在新建的农村社区中与人类接触,随身携带的沙粒病毒很快传染给人类。

  在马来西亚,人类活动范围加速扩张,当地人把养猪场建在了蝙蝠栖息地旁。蝙蝠吃水果,水果被蝙蝠携带的尼帕病毒污染后掉到猪圈,猪吃后染病,最终把病毒感染给了人。

  据研究者估算,大约还有150万种未被发现的病毒在野生动物中流行传播。

  描写埃博拉病毒缘起的《血疫》一书写道,随着人类技术的进步与对自然的加紧开发,我们似乎闯入了一个神秘黑暗的禁地,那些原本与人类相安无事的病毒,由于其原本动物宿主被消灭,或者被当做人类维系自身生存所必需的生物资源,选择了人类,作为新的宿主。

  3

  警惕“杀手”复活

  2017年,加拿大阿尔伯塔省的一家实验室中,一个科学团队将重叠性DNA片段拼接在一起,人工合成了一种病毒,随后发表论文对制作方法进行了介绍。

  没想到,这引起了轩然大波。被合成的马痘病毒,与在1980年已被宣布根除的致命性天花病毒存在亲缘关系。一种担忧萦绕人心,科研人员制造这种病毒并附带“说明书”的行为,是否可能降低其他人制造天花病毒的门槛,让“杀手”复活?

  高风险传染病的病原体,并非一定来自自然。《年度报告》认为,随着科技特别是基因编辑技术的发展,致病微生物也可能在实验室中被研发和制造出来。

  例如“功能获得性研究”,就是通过在实验室中人为增加病原体的毒力、易传播性或宿主范围,以研究病毒特性或评估新兴传染病。这类“双刃剑”研究,一直伴随着科学伦理和风险的争论。

  甚至一些病毒并不需要被特意制造。就在上世纪世卫组织宣布人类已消灭天花的同时,多个实验室里仍储备着用以研究的天花病毒。担忧者认为,一旦有人将病毒释放,局面会再次反转。特别是,人们现在已经不再接种天花疫苗,对这种病毒的免疫力正在减弱。

  此后,世卫组织要求所有天花病毒都要送到其批准的唯二的实验室中。但就在2014年,并非上述唯二实验室的美国马里兰州国家卫生研究院的科学家在打包一间实验室的物品时,发现了六只20世纪50年代遗留的小瓶子,里面竟装着天花病毒。在世卫组织的天花清扫中,它们被忽视了。人们意识到,病毒失控甚至可能不需要复杂的过程。

  《年度报告》认为,鉴于传染性微生物有可能偶然泄漏,其后果与自然流行病暴发等同,甚至更严重。微生物的故意释放则将使疫情防范工作复杂化。

  “新发或再发传染性疾病是世界多极化、经济全球化、社会信息化背景下一系列因素综合作用的结果。”中国科学院上海生命科学研究院副研究员王小理等人撰文指出。

  除社会和生态环境、科学技术等因素正使我们离病毒越来越近,国家安全、公共政策设计等问题,也带来类似风险。例如,2019年,日本政府以2020年东京奥运会和残奥会生物安保、开发诊断试剂为由,首次引入了埃博拉病毒和其他四种致命病毒。

  4

  世界做好准备了吗

  “面对快速变化的致命的呼吸道病原体大流行病,世界并没有做好准备。”《年度报告》说。

  2019年10月,来自20多个国家与国际组织的专家学者撰写了一份题为《全球健康安全指数》的报告(下称《指数报告》)。指数报告根据预防、疾病监测和报告、快速反应、医疗系统、国际规则承诺、环境危险度等6个类别,评估了195个国家预防、发现和应对突发公共卫生事件的能力。在66.7分以上即被认定具有较强危机应对能力的标准下,195个国家平均得分仅为40.2分,其中高收入国家平均分也只有51.9分。

  “世界上没有哪个国家为重大传染病或流行病的暴发做好了充分的准备。”《指数报告》写道,各国预防、发现和应对这类重大疾病暴发的能力存在严重缺陷。

  而在这个全新的全球流行时期,任何一个国家失守,都可能带来世界范围的连锁反应。

  从资金支持来看,《指数报告》显示,尽管86%的国家将地方财政或捐助资金投入健康安全建设,但少有国家从国家预算中拨款,用于整体评估、解决健康安全漏洞并制订行动计划。

  从生物安全来看,《指数报告》指出,至少75%的国家在应对全球灾难性生物风险相关指标上得分较低,最薄弱的地方之一是,忽视对可能增加知识但也可能损害公众健康和安全的“双刃剑”研究的监督。

  从技术水平来看,“目前国际社会尚不具备在数月内生产针对新型病原体的新疫苗与药物的能力。此外,微生物法医学的发展现状,使得难以可靠地将传染病大流行回溯和归因,表明了当前防范性质的科技发展的滞后性。”王小理指出。

  从政治经济来看,王小理等人认为,围绕先进生物技术的国家间地缘经济竞争,加剧了建立可在全球范围内实施的国际准则的挑战。例如,《遗传资源的获取与公平公正地惠益分享名古屋议定书》实施以来,国际对疾病的监测和应对至关重要生物样本的分享系统,却在弱化。

  从防范体系来看,《年度报告》指出,国家和地方疫情防范计划工作往往缺乏有效的“全政府”和“全社会”方针;疫情防范工作中社区参与严重不足;国家卫生应急预案协调机制尚不完善,应急机制应扩大到卫生系统以外的部门,但197个国家和地区的归口单位中,只有4个设在卫生部以外……

  《年度报告》写道,“长期以来,在大流行病方面,我们任由恐慌和忽视循环往复:当存在严重威胁时,我们加大努力;当威胁减弱时,我们很快将其抛诸脑后。早就该采取行动了。”

SARS、MERS、埃博拉、新冠肺炎频发背后,是人类和病毒一场旷日持久的战争!

  ▲ 抗击疫情,需要科学防治 郑悦图/本刊

  延伸阅读2:

  疫情防控中的科学底色

  文 | 《瞭望》新闻周刊记者 扈永顺 徐欧露

  本文转载自微信公众号“瞭望”(ID:OutlookWeekly1981),原文首发于2020年2月23日,标题为《瞭望丨“致命病毒会一来再来,唯有枕戈待旦”》,原刊于《瞭望》2020年第8期。

  “问题不在于流感大流行是否会再次发生,而在于什么时候发生。”世界卫生组织总干事谭德塞在2019年发布全球流感防控战略时如此说道,“我们必须保持警惕并做好准备,因为流感大暴发的代价将远远超过预防的成本。”

  那么,怎样才算做好准备?

  2018年,中国工程院等联合发布《全球工程前沿》报告,在医药卫生领域研判的Top9工程研究前沿中,“新发高致病病毒的发现及其疫情的预警与防控”赫然在列。报告指出,这当中的关键科学问题包括:对相关病毒的鉴定、传播途径和致病性的评估、流行状况的监测预警以及相关疫苗和药物等防治策略的研发等。

  这个并不复杂的形容背后,是一个复杂的科学防控链条:从病毒的基础研究、药物和疫苗研发、相关学科建设,到传染病来袭前的预防、预测,再到传染病来袭后的监测预警和公共卫生应急反应系统,以及为所有环节提供技术支撑的科技手段。

  如果将病毒比做一个潜藏着的随时可能放火的元凶,堵住这场大火,需要做精细且庞杂的工作。

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  了解对手增强自己

  了解清楚对手的样貌、偏好、性能、武器,是科学防控的第一环。这正是病毒学等有关病毒的基础研究的任务。通过研究病毒基因组的结构与功能,探寻病毒基因组复制、基因表达及其调控机制,揭示病毒致病的本质。进而推进疫苗和药物等防治策略的开发,完善我们手中的武器。

  中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心博士研究生唐骋告诉《瞭望》新闻周刊记者,此次我们之所以能够在很短时间里确定元凶是新型冠状病毒,就是基于平时对大量不同种类病毒的研究。

  快速追溯到蝙蝠是新冠病毒的动物宿主,同样得益于科学家对大量动物体内病毒的基因测序,为追踪病毒来源提供了比对基础。通过对病毒结构的了解,还可以推测这些病毒对于紫外线、酒精、高温等条件的耐受能力,为防治提供指导。

  “这次新冠疫情启示我们,现在依然要加强病毒基础研究,加强对病毒数据的积累,未雨绸缪。”首都医科大学附属北京中医医院院长刘清泉表示。

  应看到,目前人类对已知病原出现新的变异导致的新发传染病、新发现的病原导致的传染病等认识还不足,尤其对风险较大的人畜共患病等问题研究相对较少。

  同发达国家相比,我国在新发传染病的基础研究方面还存在明显差距,尤其是“早诊断与早治疗”的能力有待提高,具体体现在病原信息库不够完善,早期鉴别病原的能力不强,药物和疫苗研发等下游工作原创性差等。

  2019年9月,全球防范工作监测委员会发布的报告《一个危机四伏的世界:全球突发卫生事件防范工作年度报告》特别指出,目前全世界在疫苗的开发和生产、广谱抗病毒药物、靶向治疗药物,以及用以共享新病原体序列的系统、公平共享有限医学对策的手段方面,各国的研发投入和规划都有欠缺。

  受访专家建议,要充分认识科学研究对新发传染病防控的支撑作用,继续加大基础科研投入,加快公共卫生队伍建设,整合政府机构、科研院所、医疗单位和生产研发企业等多系统、多层次的力量,完善应对机制。

  在加强基础研究的同时,加强公共卫生与预防医学的骨干学科——流行病学、感染病学等相关学科建设同样重要。我国相关学科建设已取得初步成效,正如WHO对新冠病毒的声明中所说,"中国拥有强大的公共卫生能力和资源来应对和管理呼吸道疾病的暴发"。

  不过,军事科学院病原微生物生物安全国家重点实验室主任曹务春也指出,随着老龄化和肿瘤等疾病受到普遍关注,我国大部分流行病学工作者都投入到慢性病的研究和预防中。传染病流行病学科不断被弱化,目前仅有少数几家单位还坚持传染病的流行病学研究方向和研究生培养。他建议今后公共卫生专业硕士、博士培养方面,要更加注重传染病流行病学方向,同时在公共卫生与预防医学学科下增设公共卫生和传染病应急二级学科,加强、加快应急专业队伍的培养,以服务国家重大需求。

  复旦大学附属华山医院感染科与肝病中心主任张文宏强调,“我国当前感染病学科的力量相对于我国公共卫生事业发展的需求,以及所面临的感染性疾病挑战而言,尚待进一步加强。”他说,面对城市老龄化与耐药细菌感染蔓延,以及输入性疾病增加与未知感染性疾病风险的不可控,未来对我国感染病防控体系的需求是多元的、开放的、多变的,包括但不仅限于传染病防控、细菌真菌诊治、医院感染控制、细菌耐药抗菌药物的使用。在这种新形势下,要真正做好健康中国战略的保障,积极推进以感染科为主体,实施多学科协作,建立整合感染病、传染病、疾病控制、新诊断技术与药物研发的立体化大感染学科体系和研究平台,已成为当务之急。

  中科院院士赵国屏还特别强调科研工作与传染病防控工作相结合的重要性。实时、系统、前沿的流行病学研究是实施防控措施的关键科学依据。以临床数据样本为基础,采用现代基础医学手段开展的研究,则能为病人诊治提供重要的病理学基础知识。

  赵国屏认为,只有在平时就使科研队伍、疾控队伍和临床队伍形成协同体系,才能在重大疫情出现时,临危不乱开展有效防治及研究工作,提高应对新发传染病的水平。

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  疫情预测能力几何

  科学防控的第二环,即通过科学手段对可能发生的传染病及时预测预防。“疫情防控的最高境界是防火,尽早发现传染病异常发生或增加的苗头,实现防控关口前移。”曹务春说。

  最典型的就是对流感的监测预测。1947年,世卫组织就启动了全球流感计划,并于之后建成全球流感监测网络。每年,世卫组织会针对该年的流感病毒分型做流行病预测,预测出3~4种可能在该年流行的病毒株。目前,全球流行性感冒的监控和响应系统已覆盖115个国家的151个实验室。中国疾控中心病毒所国家流感中心已是世卫组织的流感参比和研究合作中心,这些监测数据为每年的流感疫苗种子株的选择提供了重要的科学数据。

  但国家流感中心主任王大燕2018年在第28期《流感监测周报》中也谈到:“由于流感病毒高度变异的特点,我们在流感防控和流感大流行应对中仍面临巨大挑战:流感疫苗接种率低、疫苗保护效果有待提高、流感大流行的发生尚无法预测等。”

  事实上,人类至今依然缺乏能力研判一场流感大流行的暴发。理论上,确定了距离(如遗传距离)、病毒每复制一代的突变速率,就可以知道病毒平均多久暴发一次。难点在于,病毒在每种宿主物种中演化的速率不同,我们尚无法准确追踪病毒的宿主数量,和其在每个宿主中的变异速率。不过,科学家指出,基因组研究等基础研究的发展,可能对解决这个难题有很大帮助。

  预测最重要的目的就是服务预防,这是科学防控的又一环。一方面,需要城乡人居环境整治、普及健康教育知识,倡导健康生活方式和良好个人卫生习惯,以切断传染途径。另一方面,则是保护易感人群。其中接种疫苗是最经济、有效的手段。我国于1978年开始实施计划免疫,现阶段,儿童免疫规划覆盖了12种疫苗可预防疾病,基本上覆盖了世卫组织推荐的所有重点疫苗种类。我国由此终结了天花,实现了无脊髓灰质炎状态,控制了乙肝、麻疹、白喉、百日咳、乙脑等疾病。

  但总体来看,我国“重医疗、轻预防”的顽疾并未扭转。在曹务春看来,我国目前的重大疫情防控体系中,没有将“预防为主”的观念落实到位。

  从队伍规模来看,我国疾控机构队伍不稳定,高端人才流失严重,全国疾控队伍规模缺口巨大。清华大学国情研究院特聘研究员王绍光介绍,统计表明,我国疾控人员数、疾控人员占医疗卫生人员比重、每万人疾控人员数等均处于持续下滑状态。目前,我国国内疾控人员不到19万人,比非典时期下降2万多人,跌幅超过10%。

  “我们国家以前有爱国卫生运动,是一把手工程,人人参与其中,以预防和减少疾病。但现在人人参与的体系、预防为主的观念被弱化了。”曹务春说。

  曹务春建议,一要多部门合作建立预警体系,在动物传人疫情不断发生的情况下,人医、兽医、环境部门合作,统筹考虑人、动物、生态的健康。二要树立预防为主的理念,提高传染病预防的执行力。

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  补齐新发传染病监测短板

  当预防和预测均没有达到理想效果,对手已经投下疫病的火苗,此时最重要的,就是快速反应,发现、预警、防治。这是科学防控的又一环,包括传染病监测预警和公共卫生应急系统。

  传染病疫情监测与疫情报告是传染病预防控制的重要前提,目的是通过早期监测发现传染病的流行,及时采取控制措施。

  经历了每月以纸质统计报表的形式和以电子统计报表的形式逐级报告后,中国疾控中心设计建设的中国疾病预防控制信息系统于2004年正式上线运行,我国传染病监测体系实现了对我国法定传染病个案信息的实时、在线报告和监测(简称网络直报)。

  据报道,这套网络直报系统“横向到边、纵向到底”——横向覆盖全国,纵向“到乡镇卫生院”,是全球规模最大的传染病疫情和突发公共卫生事件网络直报系统。

  但专家指出,现有监测网络对于新发传染病的监测和预警能力仍然十分有限;实验室监测体系比较薄弱,尚未纳入网络直报;数据的分析和共享严重不足。

  此次新冠肺炎疫情,就反映出该网络对新发传染病监测能力的局限性。曹务春指出,这个系统有两个“报不了”,一是新发的传染病,没有诊断明确就没有上报的途径,因为不知道应该报什么病。二是想报,但可能缺乏诊断能力。即便是已有的传染病,很多基层医院也没有完善的检测体系,检测能力不足导致的漏报、误报非常多。

  事实上,直到1月20日,国家卫生健康委员会发布公告将新型冠状病毒感染的肺炎纳入《中华人民共和国传染病防治法》规定的乙类传染病,并采取甲类传染病的预防、控制措施。新冠肺炎才有了统一上报与管理的机制。

  专家建议,应该探索并建立针对新发传染病早期预警的监测方法和网络体系;尽快建立新发传染病监测网络体系,并进一步提高疫情管理分析人员的疾病识别、检验和分析能力等。

  发现疫情之后,需要快速反应、有效防治,包括重大疫情防控救治、医疗保险和救助、应急物资保障等多个方面。受访专家指出,统筹协调是其中的难点和关键。

  “流行病科学防控体系是一个综合的体系,传染病尤其是重大疫情,不是公共卫生机构一家的事,仅由卫生部门做联防联控的协调机制是不够的。应该是一把手工程,要调动各方面参与,包括医疗体系、商业工业物品保障、交通保障、社会治安保障等等。”曹务春建议。

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  科技利剑助力疫情防控

  在这场科学防控的攻防战中,所有环节,都少不了关键技术支撑。

  从1个月到10天,这是科学家在2003年和今年,分别完成对SARS病毒和新冠病毒全基因组测序所用的时间。基因测序,相当于明确病毒身份,是对抗病毒一切科研工作的基础。

  “从鉴定新发病原体的能力来看,从SARS到这次武汉新冠病毒的发现和鉴定,全球科研人员在病原体发现能力方面均显著提升,这主要得益于病原体检测和鉴定技术的更新迭代。”张文宏撰文指出,这有利于把握传染病防控的“黄金窗口期”。

  1月5日,中国疾控中心传染病预防控制所研究员张永振团队从标本中检测出一种新型SARS样冠状病毒,通过高通量测序获得了该病毒的全基因组序列,并于6天后发布,系全球最早公布该病毒序列的团队。1月21日,军事医学研究院国家应急防控药物工程技术研究中心研究员钟武等专家合作发表论文,首次揭示了新冠病毒进化来源。“我们推测新冠病毒的自然宿主有可能是蝙蝠,也预测了新冠病毒有很强的对人感染能力。”钟武告诉记者,这得益于病毒基因序列的快速检测。

  安诺优达基因科技(北京)有限公司生物信息专家刘涛向记者介绍,相较于2003年国外科学家测得SARS病毒全基因组序列时使用的第一代测序技术,经过十多年发展,基于二代测序技术的宏基因组测序技术已经在科研上普遍应用,近几年逐渐应用在临床上。

  相较第一代技术,宏基因组测序具有高通量、速度更快等新特点。高通量测序带来了测序速度的提升。相较于一代测序获得的基因片段数目少、成本高,高通量测序可以在短时间得到更多的基因序列片段。就像拼图,每块面积越大,数目越多,则能越快地拼成一张完整的图。高通量也提高了测序的准确性,通过将一个位置的碱基连续测量几十次,加强了每个碱基位置的准确性判定。

  更关键的是,宏基因组测序在发现新病毒方面的潜力更大。杭州莲和医学检验所有限公司生物技术专家王秀莉告诉记者,对于未知的新病毒检测,传统的涂片镜检、细菌培养后质谱鉴定等方法耗时长、成功率低。通过宏基因组测序,可以快速确定新病毒所在的种类、科目。

  近几年,三代测序技术开始兴起,相对二代测序技术而言,其片段更长,样品准备更简便,且有些平台能实现边测序边分析。

  基因测序等病原体检测和鉴定技术,只是关键技术服务防控的缩影。“面对全新的敌人,我们需要全新的武器和截然不同的应对模式。”美国约翰·霍普金斯大学健康与安全研究中心传染病学专家阿米什·阿达加说。

  2018年,他参与撰写的该中心发布的《应对全球灾难性生物风险的技术》报告,列举了5大类15种应对未来全球灾难性生物风险至关重要的新技术。例如,带有WiFi功能的便携式基因测序设备,让医疗实验室直接与一线医疗防疫人员实现信息共享;对自然环境进行大规模无人机实时监控,以便在动物传播阶段就对疫病进行预警;一种微流体设备,可以加速病患的细胞采样分析和药物筛选流程等。

  在技术的实践中,跨部门协作、统筹协调依然重要。这份报告建议,成立由技术开发人员、公共卫生从业人员和政策制定者组成的联盟,了解与重大流行病和全球灾难性生物风险相关的紧迫问题,共同制定相应的技术解决方案。

  “面对传播迅速的新型疫病,需要组织能够快速反应的、结构扁平化的全新机构进行应对,这些新型组织能够将尖端技术研究与实际应用落地紧密结合。”阿达加强调。

SARS、MERS、埃博拉、新冠肺炎频发背后,是人类和病毒一场旷日持久的战争!

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