寨卡病毒如何失控蔓延

世界上最大的寨卡病毒庫就存放在德克薩斯大學醫學分部（UTMB）加爾維斯頓分校平坦的校園裡，一座棕褐色的混凝土建築內。裡面，武裝警衛在遊說廳站崗，進入某些樓層需要特別許可。之所以採取這些安全措施，是因為其他病毒，包括導致埃博拉和嚴重急性呼吸綜合徵（SARS）的病毒，也存放在這裡。

寨卡病毒不像致命的埃博拉病毒那樣容易傳播，因此研究這種蚊媒病毒的實驗室不需要類似太空服的防護裝備。最近一次參觀時，我徒手拿著一個透明塑膠袋，裡面裝著完整的病毒庫。袋子裡裝著17小瓶純淨的凍幹病毒，看起來像舊膠水。它們看起來不像引發全球健康危機的物質，這場危機曾使整個國家陷入恐慌。（遞給我袋子的科學家確實用一隻手懸在旁邊，大概是準備在我掉落時接住它。）儘管外觀樸素，但對該病毒庫進行的實驗可能是研究人員瞭解病毒如何失控以及如何應對的最佳希望。

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該病毒最初在烏干達被發現，近70年來，它一直規模很小，科學家們很少注意到它，認為它只會引起與輕度流感相當的症狀。但自2015年以來，寨卡病毒已傳播到40多個國家，透過蚊蟲叮咬或人類性接觸傳播。[編者注：截至2016年9月，該數字已增加到50多個。] 研究人員現在將其歸咎於可怕的出生缺陷，包括小頭畸形（嬰兒出生時頭部異常小）和格林-巴利綜合徵（一種可能影響任何年齡段患者的自身免疫性疾病）。美國國立衛生研究院國家過敏和傳染病研究所所長安東尼·福奇說：“我們瞭解得越多，情況就越糟糕。”

病毒學家現在需要弄清楚兩種潛在原因中的哪一種導致了寨卡病毒的爆發。一種可能性是病毒內部的基因變化使其感染人類和致病的能力大大增強。第二種情況是變化發生在病毒外部：在相對隔離幾十年後，它到達了人口稠密地區，為其傳播提供了更肥沃的土壤。如果研究人員發現病毒內部的新突變，這些突變也使其能夠突破胎盤並導致胎兒小頭畸形，那麼他們就可以尋找對抗這種傳播的方法。

如果疫情爆發僅僅是環境變化的結果，那麼也許寨卡病毒一直能夠造成嚴重的後果，但這些後果在小規模人群中很少見，只有當病毒襲擊大量人群時才變得明顯。美國疾病控制與預防中心醫學流行病學家艾琳·斯塔普爾斯說：“這可能只是一個數字遊戲。” （還有第三種不太被接受的理論認為，先前接觸過另一種名為登革熱的病毒可能會使人們更容易感染寨卡病毒。但與其他兩種觀點相比，這種觀點的支援很少。）

加爾維斯頓是解決這種“內部與外部”辯論的理想場所，因為醫學分部研究中心是龐大的世界新發病毒和蟲媒病毒參考中心（後者是由蜱蟲、蚊子或其他節肢動物攜帶的病毒）的所在地。該病毒庫包括7000多種病原體。研究人員還擁有各種專門資源，用於測試病毒在各種昆蟲和動物中的感染性、病毒基因測序和病原體結構成像。

極其相似

為了在關於寨卡病毒哪裡出錯的相互競爭的理論中做出選擇，蟲媒病毒專家斯科特·韋弗（德克薩斯大學人類感染與免疫研究所所長）及其同事掌握了一種相當神秘的技能也很有幫助：讓蚊子吐口水。

在過去的幾個月裡，韋弗的團隊給實驗室培養的蚊子（與在巴西和多明尼加共和國傳播疾病的昆蟲有關）餵食了摻有以下寨卡病毒株的血餐：2015年來自墨西哥的毒株、2010年來自柬埔寨的毒株或1984年來自塞內加爾的毒株。科學家們等待一段時間，然後引誘蚊子吐口水，並檢查唾液中寨卡病毒顆粒的數量。比較攜帶不同寨卡病毒株的蚊子，研究人員可以測試較新的毒株是否比舊毒株更快地從昆蟲的腸道傳播到唾液中。病毒速度的這種增加通常是由基因變化引起的。如果現在在美洲和加勒比地區發現的病毒比其他毒株更快地進入昆蟲的唾液，那麼它可能會助長人類中更大、傳播更快的疫情爆發，並支援“內部/外部”假設之爭中的“內部”版本。

博士生克里斯托弗·朗迪已成為主要的口水管理員。“基本上，我每天都在收集蚊子唾液，”朗迪說。“聽起來並不那麼迷人。” 他在韋弗的實驗室開始測試，首先將特定毒株的寨卡病毒與當地醫院捐贈的人血混合。（血液對於人類輸血來說已經太舊了。） 接下來，他將摻有病毒的血液倒入一個金屬罐中，並在罐子上覆蓋一層小鼠的皮膚——蚊子更喜歡咬穿皮膚。罐子的另一側連線著一個加熱器，因為蚊子也喜歡溫熱的食物。然後將整個裝置皮朝下放置在一個裝有數十隻雌蚊子（雄蚊子不咬人）的小型泡沫塑膠容器的開口上方。雌蚊子被血液的氣味激怒，用它們的口器刺穿皮膚，有時刺穿兩三次。一旦它們吃飽，它們的胃就會變成紅色並膨脹——清楚地表明它們已經吃飽了。

對於某些蚊子來說，這是它們的最後一餐。此後每天都會殺死少量這些昆蟲並將其拆開。它們的身體（不包括腿）被混合成漿液；腿也被同樣地研磨並單獨研究。然後仔細檢查這兩批昆蟲碎片，以尋找病毒跡象——病原體在體內傳播了多遠的指標。

八天後，朗迪將注意力轉向昆蟲的唾液。他透過將剩餘的少量活蚊子放入冰箱約一分鐘來麻醉它們。然後，朗迪使用鑷子和放大鏡輕輕地引導它們的每個口器進入一個裝有鹽溶液的小管中。暴露於鹽混合物中會迫使它們流口水。他將唾液新增到細胞培養皿中，並混入導致感染寨卡病毒的細胞變成紫色的化學物質。紫色細胞是肉眼可見的。在顯微鏡下，朗迪還檢查唾液中是否有他可能錯過的微小紫色斑點——病毒顆粒。

如果較新的寨卡病毒株存在基因變化，朗迪、韋弗和UTMB病理學家尼科斯·瓦西拉基斯特別感興趣的是任何可能幫助病毒滲透人類細胞或透過蚊蟲叮咬幫助其傳播的基因變化。他們還想知道突變是否可以解釋其與小頭畸形的聯絡。例如，由於生物體複製率的提高，任何一滴血液中病毒的增加都可能有助於病毒更容易穿過胎盤屏障併到達發育中的胎兒。如果沒有此類變化，這也說明問題。它將天平向“外部”環境觀點傾斜。

使用這種方法尋找“內部/外部”證據以前奏效過。同一個加爾維斯頓團隊使用類似的方法確定另一種蚊媒疾病基孔肯雅熱在過去發生了變異。透過研究唾液，他們發現特定的基因適應性使這種病毒（通常由埃及伊蚊傳播）能夠透過跳到不同的載體——白紋伊蚊來擴大其傳播範圍。例如，病毒的一種糖蛋白中的單個氨基酸變化使病毒在昆蟲中的複製比以前容易約40倍。該資訊促使衛生工作者將有關該疾病的警告擴大到太平洋地區的更多地區，而不是將其限制在那些面臨其中一種物種風險的地區。（韋弗說，寨卡病毒不太可能發生類似的物種跳躍，因為該病毒已經在埃及伊蚊大量繁殖的地區蓬勃發展。）

移動目標

寨卡病毒的檢測結果於4月下旬最終確定。在透過數千只昆蟲追蹤不同毒株的病毒後，加爾維斯頓團隊得出了一個謹慎的結論：最新的寨卡病毒株似乎並不比以前的毒株更活躍或更易傳播。事實上，來自20世紀80年代非洲的較老的寨卡病毒在蚊子體內傳播的速度稍微快一些。這一發現並沒有完全消除有害基因變化的想法，但這一證據將指責的天平傾向於環境。

對於像韋弗這樣關注公共衛生的科學家來說，環境的傾向令人不安。“從某種意義上說，這是個壞訊息，因為它告訴我們，今天在亞洲和非洲傳播的毒株可能至少具有引發城市流行病的相同能力，”他說。（然而，這些人群中一些人過去爆發疫情的免疫力可能正在保護他們免受大規模流行病的侵害。） 隨著越來越多的人患病，嚴重症狀變得更加明顯，公共衛生官員看到了小頭畸形、其他出生缺陷和格林-巴利綜合徵的增加，足以引起關注並進行進一步調查。

新墨西哥州立大學生物學教授凱瑟琳·漢利研究登革熱和寨卡病毒等病毒，她指出環境和內部突變實際上可能協同作用。“這些不是相互排斥的假設，”她說。“可能是病毒以前很少接觸城市人口，但在獲得這種接觸的過程中，它也獲得了增加其傳播的突變。” 加爾維斯頓和其他地方的研究人員計劃對昆蟲和動物進行進一步測試，以探索這個想法和其他想法。

關於該病毒仍然存在許多未知數。例如，寨卡病毒感染人類細胞並劫持其機制來多次複製自身的方式已被證明是難以捉摸的。而且由於這種病毒看起來與登革熱非常相似，因此寨卡病毒檢測仍然是一個嚴峻的挑戰，使準確追蹤傳播的努力變得複雜。第一次大規模爆發——2007年在密克羅尼西亞的雅普島——感染了該島70%的人口，但僅因為科學家們假設該島正遭受登革熱的襲擊而被部署到那裡才被發現。科學家們說，其他寨卡病毒病例無疑被完全遺漏了。

這表明研究人員一直低估了這種病毒。他們擔心，也許其他看似良性的威脅也可能比以前認為的更危險。“你不一定害怕，但你必須思想開放，快速反應，”疾病預防控制中心的斯塔普爾斯說。如果寨卡病毒和其他新發病毒在到達不同人群時產生意想不到的影響，那將是一個嚴重的問題。如果沒有對偏遠地區疾病進行更好的全球監測，衛生機構將很難預見或為一種可能迅速傳播到城市地區並失控的生物體做好準備。

目前尚未進行此類監測：許多發展中國家的衛生基礎設施薄弱，可用於加強基礎設施的資源很少。此外，世界衛生組織年度預算的大部分來自捐助國，這些捐助國將其指定用於特定專案，如艾滋病毒預防或脊髓灰質炎根除，而不是對模糊威脅的監測。

然而，人類並非沒有防禦能力。一些殺蟲劑和殺幼蟲劑對寨卡病毒的首選宿主埃及伊蚊有效，因此疾病控制專家知道要研究和針對哪些蚊子。疾病預防控制中心媒介傳播疾病部門實驗室主任安·鮑爾斯說：“我們仍需要更加警惕。” 她知道，改變一種疾病的概況只需要多叮咬幾次蚊子。