病毒會根據宿主進行精細調整，但突變能夠而且已經產生可以從動物傳播到人類的毒株。科羅拉多大學博爾德分校生物前沿研究所的病毒學家薩拉·索耶在接受《自然》雜誌採訪時，談到了病毒必須做什麼才能實現物種間的跳躍，並描述了她的實驗室在未來威脅方面的一項令人擔憂的發現。
動物病毒如何感染人類？
大多數動物病毒無法感染人類——我們一直都在攝入病毒，而且大多數病毒會直接透過我們的身體。要對我們造成傷害，病毒必須設法進入我們的細胞內部，以便利用它們作為工廠來製造更多病毒。動物病毒需要施展一些技巧才能做到這一點。
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首先，它們需要躲避我們免疫系統的各個方面——這不是一件容易的任務。其次，它們需要在我們的細胞中複製。在動物宿主的選擇壓力下進化的病毒，能夠直接進入人體並完成所有這些事情，這種情況非常罕見。
動物病毒通常能在人類細胞中複製嗎？
幾乎從不。病毒與數十甚至數百種宿主蛋白相互作用以複製自身。動物病毒已經適應使用動物版本的這些蛋白質，而不是人類版本。然而，在極少數情況下，動物病毒即使能在人類細胞中微弱地複製，這也是一個令人擔憂的問題——一旦病毒能夠複製，它就能夠進化。
病毒複製其基因組時產生的錯誤是進化的素材。複製的動物病毒可能會積累突變，使其更擅長利用人類細胞作為複製工廠，或更擅長躲避人類防禦。一旦動物病毒進入人體，自然選擇將有利於使病毒成功的突變。一些動物病毒可能距離能夠在人類中複製還有 50 次突變；另一個可能只差一次突變。
如何確定動物病毒是否接近傳播到人類？
為了瞭解哪些病毒離能夠在人類中茁壯成長只有一步之遙，我們必須弄清楚病毒需要克服多少障礙——有多少病毒複製步驟在人類中不起作用，以及我們有多少免疫阻礙是活躍的。
例如，我們可能首先看看病毒是否可以與人類細胞上的受體結合以進入細胞。我們可以做到這一點的一種方法是從動物宿主中獲取細胞系，敲除病毒使用的受體，並用人類版本替換它。如果病毒仍然可以正常水平復制，這意味著它可以很好地使用人類受體。如果我們只獲得預期複製的 50%，那告訴我們人類版本對這種病毒有效，但不是理想的。如果我們看不到複製，那意味著病毒還不能使用該受體。
我們可以對我們知道可能對病毒必須執行的每項任務都很重要的每種蛋白質重複該過程，一次替換一種。這使我們能夠查明是什麼阻止了病毒在人類細胞中複製，並將只需要克服一兩個障礙的病毒與那些還很遙遠的病毒區分開來。
哪些病毒接近傳播到人類？
感染靈長類動物的病毒尤其令人關注。靈長類動物提供的生理環境與我們非常相似，以至於我們一次又一次地看到靈長類動物病毒傳播到人類——寨卡病毒、艾滋病毒和登革熱病毒都來自靈長類動物。
我們最近研究了一個名為猴動脈病毒科的病毒家族，人們對該病毒知之甚少。這些病毒與導致艾滋病毒和艾滋病大流行的猴免疫缺陷病毒有著驚人的相似之處。與艾滋病毒一樣，如果這些猴動脈病毒傳播到人類，可能會具有高度致命性，而我們的研究表明它們可能能夠做到這一點 (C. J. Warren et al. Cell https://doi.org/jgnv; 2022)。
您發現了關於猴動脈病毒傳播到人類的能力的什麼？
猴動脈病毒科在某些非洲靈長類動物物種中是地方性的。在圈養靈長類動物設施中，這些病毒已導致爆發，引起出血熱和死亡。我們使用猴出血熱病毒 (SHFV) 作為該病毒科的代表，並首先確定 CD163 是其用於進入細胞的受體。我們很不樂意看到人類版本對該病毒完全有效。
然後我們詢問 SHFV 是否可以使用人類細胞的所有其他機制進行復制。我們不僅發現了它可以做到的人類細胞系，而且在一種情況下，SHFV 產生了天文數字般的自身副本。接下來，我們表明，至少在一種細胞型別中，SHFV 似乎可以抵抗干擾素反應，這是先天免疫的關鍵組成部分。我們清單上的最後一項是我們的適應性免疫系統，例如抗體，如果發生最壞的情況，這有望挽救局面。不幸的是，與艾滋病毒一樣，SHFV 是一組人類沒有現有免疫力的病毒的一部分。
我們應該對此做些什麼？
我們需要注意人類中的動脈病毒感染，目前尚未觀察到這種情況。例如，我們可以對非洲靈長類動物地方性感染動脈病毒地區的居民進行血液測試，看看是否有人對這些病毒有抗體——如果他們有，那將表明以前發生過感染。不幸的是，目前還沒有針對這些病毒的抗體測試。
本文是 自然展望：大流行病防範的一部分，這是一份在第三方資助下製作的編輯獨立增刊。 關於此內容。