對於世界上的大多數人來說，非洲毀滅性埃博拉疫情背後的病毒似乎是憑空出現的。但萊斯利·洛貝爾認為我們應該預見到它的到來。
2012年，洛貝爾和一組研究人員在烏干達花了六個月時間研究埃博拉病毒和相關病毒。在他們逗留期間，這些病原體在中非引發了至少四次獨立的疾病爆發，影響了100多人。對於以色列內蓋夫本-古裡安大學的病毒學家洛貝爾來說，這些疫情感覺就像大地震前的小震動。“我們都說，這裡肯定有什麼不對勁；大事要發生了，”他說。
與洛貝爾一樣，其他科學家也曾預測，這些病毒終有一天會引發一場重大流行病——而目前的疫情，迄今已造成近5000人死亡，證明了他們的預測是正確的。科學家們將五種密切相關的病毒稱為“埃博拉病毒”；目前疫情背後的物種，即 扎伊爾埃博拉病毒，更普遍被稱為“埃博拉病毒”。埃博拉病毒與馬爾堡病毒和洛維病毒一起構成了絲狀病毒科，這個科是在20世紀60年代之前不為人知的。所有絲狀病毒都具有共同的結構，其中大多數都會在人類中引起危及生命的出血熱。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將有助於確保未來能夠繼續講述關於塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的故事。
在2001年美國炭疽襲擊事件之後，對這些一度被忽視的病毒的研究開始興起，這促使官員們投入資金來調查可能在生物恐怖襲擊中使用的致命病原體，並建立專門的實驗室來安全地研究它們。科學家們已經瞭解了這些病毒的工作原理，並創造了第一批可能阻止它們的實驗性疫苗和療法。“生物防禦資金非常龐大，”德克薩斯大學醫學分部加爾維斯頓分校的微生物學家托馬斯·蓋斯伯特說，他研究埃博拉病毒已有26年。
但是，絲狀病毒知識的進步也暴露了差距。科學家們懷疑，絲狀病毒科還有更多成員尚未被發現，並且可能存在於世界其他地方。他們還在努力瞭解哪些動物自然攜帶絲狀病毒，以及人類絲狀病毒爆發的頻率似乎正在上升的原因：在過去21年中，已經發生了19次，僅今年就發生了3次。找到答案很困難，因為疫情爆發是不可預測的，而且絲狀病毒的實驗室工作需要最高的安全措施。
在過去的幾個月裡，研究工作必然退居次要地位，讓位於控制埃博拉疫情的努力——但隨著疫情的升級，科學正在走到前臺。研究人員認識到，他們可能只有在瞭解埃博拉病毒的生物學特性以及如何控制它之後，才能阻止這種病毒。“我們需要更多關於這種病毒的病毒學、臨床表現和流行病學的資訊，”明尼蘇達大學傳染病研究與政策中心公共衛生科學家邁克爾·奧斯特霍爾姆在明尼阿波利斯說。“沒有人低估在這些環境中進行研究的難度，但獲取這些資訊真的非常重要。”考慮到這一點，自然 雜誌邀請了主要研究人員討論關於埃博拉病毒和其他絲狀病毒最緊迫的科學問題——如果這些問題得到解答，可能會預防另一次災難性疫情爆發，或有助於控制當前的疫情。以下是他們的說法。
絲狀病毒從何而來？
2007年7月，一名在烏干達一個洞穴中勘探鉛和黃金的礦工感染了馬爾堡病毒。官員們關閉了洞穴，美國疾病控制與預防中心（CDC）領導的一個研究小組迅速展開調查。他們希望回答一個存在了幾十年的問題：絲狀病毒的天然宿主是什麼動物？自1967年馬爾堡病毒——第一個被發現的絲狀病毒——使處理進口猴子的歐洲實驗室工作人員患病以來，這個謎團就一直存在。絲狀病毒感染在猴子、人類和其他猿類中的高致死率表明，靈長類動物不是天然宿主：如果一種病毒殺死過多的宿主，那麼它就無法傳播並最終消失。有線索表明蝙蝠可能是“儲存庫”物種。但為了證明這一點，科學家需要找到一隻受感染的蝙蝠。
研究人員捕獲了大約1300只棲息在洞穴中的蝙蝠，並檢測了它們的血液中是否含有馬爾堡病毒。他們最終找到了他們想要的東西：從五隻埃及果蝠中分離出的具有傳染性的馬爾堡病毒，這些蝙蝠都沒有表現出疾病症狀。該團隊還在附近的一個洞穴中發現了更多受感染的蝙蝠，該洞穴與之前的馬爾堡病毒爆發有關。
病毒是如何從蝙蝠傳播到人的，目前尚不完全清楚，儘管最可能的途徑是透過接觸體液。實驗室感染馬爾堡病毒的蝙蝠會在口中脫落病毒，因此野生蝙蝠可能會透過在水果上留下痕跡來傳播病毒，而這些水果後來會被其他動物吃掉。瞭解其他絲狀病毒的宿主物種至關重要。“在我們瞭解儲存庫是什麼之前，很難限制你對該物種的侵佔，”美國陸軍傳染病醫學研究所（位於馬里蘭州德特里克堡）的病毒學家約翰·戴伊說。
研究人員現在強烈懷疑蝙蝠也是埃博拉病毒的天然宿主。1976年，在首批已知的埃博拉疫情爆發期間，最初感染的六個人在蘇丹的一間工廠房間工作，那裡是蝙蝠棲息的地方。此後，研究人員從蝙蝠身上分離出了埃博拉病毒的抗體，以及來自病毒的遺傳物質片段。但要證明蝙蝠是儲存庫一直非常困難——沒有人從野生蝙蝠身上分離出具有傳染性的埃博拉病毒，而且也很難將罕見且零星的疫情追溯到源頭。埃博拉病毒疫情爆發於許多地點，有時僅發生在與蝙蝠有過接觸的人或動物中。“你基本上是在觀察整個熱帶森林，”美國疾病控制與預防中心（位於佐治亞州亞特蘭大）的分子病毒學家喬納森·唐納說，他曾在烏干達捕捉蝙蝠進行馬爾堡病毒調查。
目前的疫情被認為始於2013年12月幾內亞東南部的，當時一名兩歲男孩死於一種神秘疾病，該疾病迅速蔓延到家庭成員和醫護人員。到目前為止，應對疫情的重點更多地放在控制疫情上，而不是追溯其源頭。“公共衛生危機是前所未有的，”唐納說。“目前沒有進行生態調查的空間。”
絲狀病毒的分佈有多廣泛？
絲狀病毒不僅存在於蝙蝠和靈長類動物中。這一點在2008年變得清晰起來，當時菲律賓官員呼籲幫助調查豬的疾病爆發。當研究人員到達時，他們發現豬感染了 雷斯頓埃博拉病毒 —— 這是一種於1989年首次在從菲律賓進口到美國的猴子身上發現的物種。豬的發現令人震驚，因為在此之前，還沒有人知道埃博拉病毒會自然感染農場動物。而且這不是一個偶然事件：2012年，中國也報告了 雷斯頓埃博拉病毒 感染豬。然而，雷斯頓病毒似乎對人類相對無害。在菲律賓養豬場工作的人攜帶了它的抗體——這表明豬已將病毒傳播給他們——但沒有人因此生病。
2011年，科學家證實豬也會感染 扎伊爾埃博拉病毒。現在令人擔憂的是，豬可能成為絲狀病毒的混合容器。豬可能會同時感染多種絲狀病毒，這些病毒可能會交換遺傳物質，最終產生能夠使人生病的新變種。“相關的實際問題是，我們是否需要擔心雷斯頓病毒？如果它真的對人類沒有致病性，那麼它是否有可能會發生變化？”埃裡卡·奧爾曼·薩菲爾說，她是一位結構生物學家，在加利福尼亞州拉霍亞的斯克裡普斯研究所研究絲狀病毒。
科學家可能才剛剛開始瞭解不同型別的絲狀病毒及其地理範圍。已知絲狀病毒的列表最近才擴大：第五種埃博拉病毒（本迪布焦埃博拉病毒）於2007年在烏干達被發現，洛維病毒於2011年從西班牙的死蝙蝠中被鑑定出來。“我們可能會在世界其他地方發現更多絲狀病毒科成員，”日本札幌北海道大學的病毒學家高田禮人說。病毒比以前認為的更常見這一事實表明，它們已經存在很長時間了——可能在人類歷史的大部分時間裡都存在。而且，科學家可能只檢測到一小部分從動物傳播到人類的事件。研究人員現在正在努力弄清楚它們跳入人體的頻率有多高，以及當它們跳入人體時，它們引起疾病的頻率有多高。2010年，一個團隊報告說，加彭某些地區多達20%的人血液中攜帶 扎伊爾埃博拉病毒 的抗體，這表明他們過去曾接觸過該病毒，但沒有生病。
洛貝爾說，這些資料必須謹慎對待，而且這些檢測實際上可能是在檢測對類似埃博拉病毒的病毒的免疫反應。在他的研究中，已知倖存了確診的埃博拉病毒感染的人與從未感染過的人的免疫反應不同。他和其他研究人員現在正在調查更多絲狀病毒倖存者中的免疫反應。
當前疫情中一個緊迫的問題是，目前正在傳播的 扎伊爾埃博拉病毒 可能會發生怎樣的變化。它的迅速傳播暗示，這種毒株可能存在一些不同之處——可能是它變得更容易在人與人之間傳播。“我們必須開始調查2014年的毒株是否與以前爆發的毒株表現相同，或者它是否可能更具傳播性，”馬薩諸塞州劍橋市博德研究所的病毒學家克里斯蒂安·安德森說。
安德森小心地指出，目前還沒有資料表明這一點。儘管少數研究人員提出了病毒可能會變異成空氣傳播形式的擔憂，但大多數人認為病毒不可能在如此短的時間內發生如此巨大的變化。基因分析表明，這種 扎伊爾埃博拉病毒 毒株自大約十年前從一種祖先病毒分化出來以來，已經發生了數百次突變（參見 自然 http://doi.org/vsd; 2014），但目前尚無人知曉這些突變是否改變了病毒的重要特性。相反，它前所未有的傳播被認為是因為它出現在非洲的一個地區，那裡的人們不熟悉這種病毒以及如何控制它，從而使其逃逸到城市中心。研究人員目前正在對該病毒進行更詳細的研究，以更好地瞭解其起源和特徵。
[換頁]
我們是否正在使埃博拉病毒成為我們自己最大的敵人？
9月，流行病學家發表了一項分析報告，其中他們繪製了非洲所有埃博拉病毒疫情爆發的地點，以及已知的三種蝙蝠物種的分佈範圍，這些蝙蝠是該病毒的潛在儲存庫。他們還繪製了非洲人口和流動性的變化——例如，每個國家居住在農村和城市地區的人口比例。該團隊希望查明未來疫情爆發風險最高的地區。
在今年之前，除了一次以外，所有人類埃博拉病毒疫情爆發都可以追溯到中非，而且 扎伊爾埃博拉病毒 物種從未在西非出現過。但“我們不應該對它在那裡感到非常驚訝”，英國牛津大學的流行病學家西蒙·海伊說，他領導了這項分析。即使他和他的團隊沒有納入當前疫情的資料，他們也預測，受災最嚴重的三個國家——獅子山、幾內亞和賴比瑞亞——將面臨埃博拉病毒爆發的高風險，因為它們有大量人口居住在蝙蝠棲息的地區。總而言之，該分析突出了22個非洲國家，這些國家很可能爆發埃博拉病毒疫情，使2200萬人面臨風險（參見 “瞭解你的敵人”）。
這項研究還開始解釋為什麼絲狀病毒疫情似乎變得越來越頻繁、分佈越來越廣、規模越來越大。自首次發現這些病毒以來，可能攜帶絲狀病毒的國家的人口幾乎增加了兩倍，自2005年以來，航班流量增加了三分之一。不是病毒來到我們身邊；相反，是我們正在侵佔病毒的領地，因為人口增長和旅行增加使人類與病毒宿主接觸，然後人們在不知不覺中將病毒傳播到世界各地。“有一種看法是，這些疫情發生在完全孤立、偏遠的非洲地區，在那裡它們在蔓延到主要人口中心之前就會自行消退，”海伊說。“顯然，我們已經看到最新的疫情並非如此。”他的團隊已經發布了其資料，並希望其他人現在能夠利用這些資訊來尋找更具體的環境因素——氣候和地理的組合，這可能會精確地指出未來疫情最有可能發生的地點。
為什麼埃博拉病毒如此致命？
埃博拉病毒是已知最致命的病毒之一。在當前的疫情中，估計有60-70%的感染者死亡，在以前的疫情中，這個數字幾乎達到了90%。（如果不加以治療，只有狂犬病、天花和少數其他病毒的致命性與之相當。）埃博拉病毒和其他絲狀病毒如此致命的原因是，它們將人體自身的防禦機制變成了對抗自身的武器。
通常，當病毒侵入人體時，它會觸發免疫系統“先天”臂中的細胞，從而引起炎症和其他反應來對抗感染。然而，埃博拉病毒會感染和破壞先天免疫細胞，從而摧毀第一道防線。這些垂死的細胞還會引發破壞性的化學物質洪流，稱為細胞因子風暴，並導致通常產生保護性抗體的細胞下游死亡。
其他高度致病性病毒也會引發細胞因子風暴，但絲狀病毒被認為特別緻命，因為它們會影響廣泛的組織。除了免疫系統外，埃博拉病毒還會攻擊脾臟和腎臟，在那裡它會破壞幫助人體調節體液和化學平衡的細胞，以及產生幫助血液凝結的蛋白質的細胞。在最糟糕的情況下，埃博拉病毒會導致肝臟、肺和腎臟衰竭，其他器官衰竭，血管將液體滲漏到周圍組織中。這種情況往往以死亡告終。
如果科學家能夠了解倖存者的免疫系統是如何抵抗病毒的，他們或許可以透過疫苗來鼓勵這種形式的防禦。研究人員發現，以前疫情的倖存者設法產生了埃博拉病毒的抗體，避免了細胞因子風暴，並在感染過程中保護了他們的免疫細胞。但他們為什麼能做到這一點，而其他人卻不能，這是一個謎。“我們心中的疑問是，他們是如何倖存下來的？”洛貝爾說。
正確的治療可以提高生存機會。在當前的疫情中，在發達國家接受治療的埃博拉病毒感染者比在非洲接受治療的患者更有可能生存下來，因為他們接受了更密集的護理。目前尚無針對絲狀病毒的靶向治療方法，但醫生可以密切監測和糾正器官衰竭和體液流失引起的血液化學和蛋白質失衡——例如，透過靜脈滴注或腎透析。“目前，埃博拉病毒的致死率如此之高，是因為疫情發生地提供的護理水平較低，”戴伊說。“如果醫療保健得到改善，致死率將會降低。”
可悲的是，奧斯特霍爾姆說，即使是最基本的干預措施，也無法在受災最嚴重的地區為埃博拉病毒感染者提供幫助。例如，由於擔心醫護人員在插入靜脈輸液管的過程中可能會被感染，口服補液療法正在被廣泛用於替代靜脈輸液。奧斯特霍爾姆說，迫切需要詢問這些選擇對患者的影響：“在這種情況下，哪些治療方法有效？我們正在做的事情是否產生了任何臨床影響？”
病毒可以被阻止嗎？
以前發生的數十次絲狀病毒疫情爆發都是使用相同的基本工具阻止的：隔離和治療患者，以及追蹤和監測他們的接觸者。公共衛生官員也使用這種方法來控制埃博拉病毒在奈及利亞和塞內加爾的傳播。但在整個西非，公共衛生應對措施在疫情爆發之初完全不足，這使得病毒得以迅速傳播。
如果正如一些流行病學家預測的那樣，到2015年1月，該疾病感染了數萬甚至數十萬人，那麼經過試驗和測試的公共衛生控制措施可能幾乎無法控制疫情。首先，招募和培訓所需數量的醫務人員可能是不切實際的。在這個階段，一些專家表示，需要一項新的計劃。
援助機構和非營利組織已經在嘗試新的控制型別。在獅子山，官員們正在建造隔離中心，可以將患者安置在遠離家人和社群的地方，以防止病毒傳播，但與標準治療機構相比，隔離中心的合格醫護人員較少。這是一個有爭議的舉動，因為它有可能傳遞出患者被倉庫化等死的資訊。但這承認了嚴酷的現實，即現有診所已滿，患者被拒之門外，而這正在助長疾病的傳播。“每個人都意識到這些較小規模的社群設施並不理想，但它試圖做一些事情而不是什麼都不做，以試圖降低社群的傳播，”海伊說。
這次疫情中另一種新的方法是使用專門針對埃博拉病毒開發的實驗性療法和疫苗。許多注意力都集中在ZMapp上——一種抗體混合物，最初是使用接種了埃博拉病毒蛋白的小鼠鑑定的，並且已在這次疫情中給予了幾個人使用。8月份，研究人員報告說，ZMapp保護了18只猴子免於死於埃博拉病毒——這是首次報告一種高度成功的療法，用於治療已經出現疾病症狀的動物。研究人員目前正在組織對這種藥物和其他藥物以及少數實驗性疫苗進行進一步測試。
但即使這些療法被證明有效，挑戰也遠未結束。在開發中取得最大進展的產品都集中在 扎伊爾埃博拉病毒 上，這是四種使人生病的物種中最致命的一種，但它們不太可能對其他絲狀病毒同樣有效。薩菲爾領導一個國際聯盟，系統地測試抗體的組合，以找到對不同絲狀病毒型別最有效的抗體。研究人員希望有一天能夠生產出對多種絲狀病毒都有效的療法，並且可以在檢測到症狀時立即使用，而不是花費寶貴的時間來診斷究竟是哪種病毒使人生病。
隨著對非洲疫情的預測變得越來越可怕，所有這些工作都變得更加緊迫。今年，美國國家過敏和傳染病研究所、惠康信託基金會、歐盟和多家制藥公司已將緊急資金投入到潛在藥物和疫苗的研究中。11月3日，美國醫學研究所在華盛頓特區召開會議，制定埃博拉病毒研究議程。這次會議召開之際，人們越來越擔心該病毒可能會在非洲部分地區成為地方性流行病，並在未來幾年繼續使人生病和死亡。
研究人員理解，應對這次疫情的公共衛生措施是當務之急，但他們也越來越決心瞭解這個神秘的殺手病毒家族。“西非正在發生的事情是一種絕望的局面，”薩菲爾說。“這使人們非常願意找出他們需要做些什麼來解決問題。”
本文經許可轉載，並於2014年10月29日首次發表。