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寨卡病毒:面目愈發猙獰

寨卡病毒:面目愈發猙獰



小頭畸形新生兒頭部的核磁共振掃描圖像。(南方周末資料圖/圖)

面對寨卡病毒肆虐的嚴峻形勢,在過去的幾個月間,全世界大量科研人員在爭分奪秒地對它進行研究。隨著寨卡病毒的神秘面紗被一層層揭開,病毒的面目也顯得愈發猙獰。值得欣慰的是,科學家也在寨卡病毒的快速檢測以及病毒對生命體造成傷害的機理等方面有了一些突破。


2016年8月5日至21日,第31屆夏季奧運會將在巴西的里約熱內盧舉行。距離賽事開幕還有不到兩個月,現在本該是所有準備工作接近收尾,靜待這一體育盛宴揭幕的時間。然而巴西國內的政治形勢以及奧運會的籌備情況卻讓很多相關人士感到擔憂。5月12日,巴西參議院投票通過對總統羅塞夫展開彈劾程序,羅塞夫被停職180天(實際上被捲入這場政壇危機的遠不止羅塞夫一人);6月11日,路透社報道科學家在里約熱內盧的五處海灘發現了對抗生素產生耐藥性的「超級細菌」,其中有一處甚至是部分水上項目的比賽場所;6月17日,由於奧運會籌備資金短缺,里約州政府宣布進入「公共災難狀態」。


這些不利的局面毫無疑問會對巴西政府和民眾、各國的奧運代表團以及與賽事存在經濟利益關聯的公司和團體產或大或小的衝擊。然而對世界上其它地


區的普通人來說,這些危機的影響可以說幾乎為零。

遺憾的是,巴西奧運所面臨的危機並不只限於此。還有另一個危機可能會對全世界的每一個人產生嚴重的影響,甚至可能改變有些人的一生。這個危機的源頭是一種從2015年開始在巴西出現,隨後席捲整個拉美地區的病毒。這種叫做寨卡的病毒主要(但不限於)通過蚊子的叮咬進行傳播,已經導致拉美地區出現了數千名小頭畸形新生兒(見《南方周末》4月4日文《寨卡幽靈》)。世界衛生組織也在今年2月1日宣布拉美地區的寨卡病毒疫情為「國際公共衛生緊急狀況」。有專家擔憂奧運會帶來的大規模人員流動(前往巴西觀看奧運會和旅遊的遊客)可能會把寨卡病毒擴散到其它地區。


由於形勢嚴峻,過去的幾個月間,全世界有大量的科研人員在對這種病毒進行研究,與它「賽跑」。隨著寨卡病毒的神秘面紗被一層層地揭開,這種病毒的面目也顯得愈發猙獰。值得欣慰的是,科學家也在寨卡病毒的快速檢測以及這種病毒對生命體造成傷害的機理等方面有了一些突破。這場「賽跑」還在繼續。


板上釘釘


早在2015年,科學家就懷疑巴西大量湧現出的小頭畸形新生兒可能與寨卡病毒有關,隨後的研究也證實了兩者間確實存在著相關性(兩個事件存在相關性和存在因果關係是不同的概念)。雖然很多專家學者認為寨卡病毒(通過感染孕婦)是導致小頭畸形的元兇這一點幾乎是板上釘釘的事情,但直到2016年4月,科學家仍然沒有收集分析到足夠的數據確認這一點。


4月13日,美國疾病控制與預防中心的科學家在頂級醫學期刊《新英格蘭醫學雜誌》上發表了一篇論文。這些科學家利用畸形研究領域的一套所謂Shepard準則(Shepard Criteria)作為標準,從7個不同的方面對現有的研究結果和相關信息進行了評估。他們還利用一些最新的研究結果對此前一些科學家利用另一套準則(Bradford Hill Criteria)得出的評估結論進行了更新和完善。兩種不同的評估方法得出了一致的結論:孕婦在懷孕期間感染寨卡病毒是導致新生兒小頭畸形的直接原因。

冰山一角


到目前為止,小頭畸形(以及伴隨的神經系統損傷)是這場寨卡危機中最引人關注的問題。但是有一些證據提示如果孕婦在懷孕期間感染了寨卡病毒,即使生下的嬰兒外觀上並沒有小頭畸形,病毒也有可能會對他們造成傷害。


同樣是4月13日,著名醫學期刊《英國醫學雜誌》發表了一篇巴西科學家的研究結果。這些科學家對23名被寨卡病毒(通過孕婦)感染的新生兒的大腦進行了CT和核磁共振掃描。在這些嬰兒中,有一部分從外觀上能夠看出來出現了小頭畸形,另外一些嬰兒(3名)頭顱的尺寸則和健康嬰兒沒有明顯的不同。掃描結果顯示幾乎所有的嬰兒大腦皮層和皮層下的白質之間的區域都出現了鈣化灶(鈣在大腦中出現了異常的沉積)。另外科學家還發現這些嬰兒大腦的腦回(大腦皮層的「褶皺」中「凸出來」的部分)出現了畸形,有的嬰兒的腦回變得比正常嬰兒的「簡單」,有的嬰兒則出現了多小腦回畸形或是巨腦回畸形。除此之外,掃描結果還顯示有些嬰兒存在小腦和腦幹發育不全,並在大腦的側腦室、胼胝體(連通左右大腦半球的「信息高速公路」)等區域出現了各式各樣的異常。


這篇論文中最讓人感到擔憂的或許是那3名外觀上「正常」的嬰兒的掃描結果。雖然這些嬰兒頭顱尺寸正常,但是他們的大腦還是出現了不同程度的畸形。這樣的一個結果表明,那些存在小頭畸形的嬰兒或許只是冰山一角,還有很多外觀「正常」的嬰兒可能也感染了寨卡病毒,他們的神經系統也已經受到了不可逆的損傷。

寨卡病毒:面目愈發猙獰


一項篩查寨卡病毒的新發明,具有快速、經濟以及硬體要求不高等特點。(南方周末資料圖/圖)


新工具


在相當長的一段時間裡,科學家在研究寨卡病毒導致神經系統損傷的機理時主要的方法都是使用這種病毒感染細胞。與人腦相比,培養皿中的細胞無論從細胞的種類還是細胞間的相互聯繫上都顯得過於簡單了,甚至連三維這個最基本的特徵都沒有辦法滿足。

5月11日,這種缺憾得到了很大的改善。來自巴西、美國和中國的科學家同一天在《自然》《細胞》和《細胞幹細胞》(Cell Stem Cell)三家頂級學術期刊上在線發表了各自的研究成果,為寨卡病毒的研究提供了新的工具(動物模型)。


在發表在《自然》上的研究中,巴西聖保羅大學的科學家使用從巴西一名病人體內分離到的寨卡病毒感染懷孕的雌性小鼠。研究結果顯示這些雌鼠產下的幼鼠都出現了發育滯後或者宮內生長遲緩(intrauterine growth restriction)的癥狀。不僅如此,科學家還發現存活下來的幼鼠出現了大腦皮層畸形、神經元數量變少以及皮層厚度變薄等特徵,這些特徵與在小頭畸形兒中觀察到的情況很類似。


在發表在《細胞》雜誌的研究中,美國聖路易斯華盛頓大學的科學家同樣是使用寨卡病毒感染懷孕的雌性小鼠(但感染的方法與巴西科學家的方法不同)。他們發現絕大多數被感染雌鼠體內的胚胎都會胎死腹中,並被雌鼠所吸收,只留下少量的胎盤殘留物。而其它那些為數不多的胚胎則都出現了極其嚴重的宮內生長遲緩。科學家還在胎盤和小鼠的胚胎中檢出了大量的寨卡病毒。其中病毒RNA在胎盤中的水平是懷孕雌鼠血液中病毒RNA水平的大約1000倍。這說明這種病毒傾向於在胎盤中進行複製。通過進一步的實驗,科學家還證實寨卡病毒是通過胎盤進入並感染胚胎的。


中國科學家在這個領域也有貢獻。中國科學院遺傳與發育生物學研究所的許執恆研究員領導的小組直接把一種源自亞洲的寨卡病毒(寨卡病毒大致可以分為兩類,一類是源自非洲的病毒株,另一類是源自亞洲的病毒株。目前肆虐拉美地區的是源自亞洲的病毒株)注射入孕鼠體內的胚胎里。他們發現在病毒感染胚胎三天之後,胚胎里病毒RNA的水平就翻了300倍。感染5天之後,胚胎的腦就已經顯著地小於對照組(沒有注射寨卡病毒的胚胎)的腦了,並且表現出各式各樣的畸形。進一步的研究還發現遭受寨卡病毒影響最嚴重的是一類叫做神經前體細胞(neural precursor cells)的細胞。由於這類細胞在神經系統的發育中扮演著非常重要的角色,寨卡病毒對胎兒大腦的嚴重損傷也就不足為奇了。這項研究成果發表在了《細胞幹細胞》上。


這三項研究都表明,被寨卡病毒感染的小鼠能夠表現出與被病毒感染的胎兒類似的癥狀,因此適合作為一種動物模型,用於寨卡病毒的研究。


「病毒預警燈」


面對寨卡病毒肆虐的嚴峻形勢,和病毒「賽跑」的遠不只科研人員。各國的疾病防控部門也在對病毒疫情進行嚴密的監控。在各式各樣的監控措施中,對可能的被感染者,尤其是孕婦的篩查尤其重要。


此前的寨卡病毒篩查方法在成本和硬體兩方面都有比較高的要求,這使在部分偏遠地區進行篩查不具有可操作性。5月6日,《細胞》雜誌提前在線發表了美國和加拿大科學家的合作研究成果。這些科學家設計出了一種對硬體要求很低並能迅速篩查寨卡病毒的方法,所需時間只要大約3小時。這種方法的成本也非常低,每個反應的花費只需要0.1-1美元。


這些科學家首先合成了一段DNA,這段DNA中包含有一個基因,這個基因編碼的是一種酶。如果提供必要的底物和條件,這種酶能夠催化顯色反應。不過在這段DNA中還有另一段病毒檢測序列。由於能與這個基因中一部分序列互補結合,這段病毒檢測序列就像一盞燈的開關,始終使這盞「病毒預警燈」(通過催化顯色反應「亮」起來)處於關閉的狀態。科學家們隨後把這段DNA、蛋白質合成所必需的各種分子以及顯色反應的底物一起添加到了濾紙上。


5月27日,出於巴西國內寨卡疫情的嚴峻形勢,150位相關領域的專家發表了一封公開信,呼籲推遲或者取消里約奧運會。在奧運會早已高度商業化的今天,相關各方在籌備每一屆奧運會時都投入了大量的財力、物力和人力。在距離開幕不到兩個月的時間突然希望推遲甚至取消賽事,這無異於痴人說夢。


雖然最近幾個月在寨卡病毒的研究領域又有了不少令人興奮的進展,但是在遏制病毒傳播和降低病毒的傷害上,科學家仍然還有很長的路要走。至於幾乎肯定仍將如期舉行的奧運會,現在唯一可以做的,也許就是相關各方加強監控,把病毒蔓延到世界其它地區的可能性降到最低。


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