對於世界上的大部分地區來說，非洲埃博拉疫情背後潛伏的病毒似乎是憑空出現的。但是萊斯利·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的時間研究埃博拉病毒和相關的病毒。在他們逗留期間，這些病原體在中非至少引發了四次獨立的疾病爆發，影響了100多人。 對於以色列貝爾謝巴內蓋夫本-古裡安大學的病毒學家洛貝爾來說，這些疫情感覺像是大地震前的小震動。“我們都說，這裡有些不對勁；將會發生大事，”他說。
像洛貝爾一樣，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，迄今已導致近5000人死亡，已經證明了他們是對的。科學家將五種密切相關的病毒稱為“埃博拉病毒”；當前疫情背後的物種，即扎伊爾埃博拉病毒，更普遍地被稱為“埃博拉病毒”。埃博拉病毒與馬爾堡病毒和拉薩病毒一起，構成了絲狀病毒，這是一個在20世紀60年代之前不為人知的家族。所有絲狀病毒都具有共同的結構，並且它們中的大多數都會引起人類危及生命的出血熱。
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在2001年美國炭疽襲擊事件之後，對這些曾經被忽視的病毒的研究開始蓬勃發展，這促使官員投入資金調查可能被用於生物恐怖襲擊的致命病原體，並建立專門的實驗室，以便在其中進行安全研究。科學家們已經瞭解了這些病毒的工作原理，並創造了首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，”在德克薩斯大學加爾維斯頓分校研究埃博拉病毒已有26年的微生物學家托馬斯·蓋斯伯特說。
但是，對絲狀病毒的瞭解的進展也暴露了差距。科學家懷疑絲狀病毒家族的更多成員仍有待發現，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天然地攜帶絲狀病毒，以及為什麼人類絲狀病毒爆發的頻率似乎正在上升：在過去的21年中發生了19次，今年就發生了3次。找到答案很困難，因為爆發是不可預測的，並且對絲狀病毒的實驗室工作需要最高的安全措施。
在過去的幾個月中，研究工作不可避免地讓位於控制埃博拉疫情的努力——但是隨著疫情的升級，科學研究正在走到前臺。研究人員認識到，只有瞭解其生物學原理以及如何控制它，他們才有可能阻止這種埃博拉病毒。“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，”明尼蘇達大學明尼阿波利斯傳染病研究與政策中心公共衛生科學家邁克爾·奧斯特霍姆說。“沒有人低估在這些環境中進行這項研究的難度，但獲得這些資訊確實非常重要。”考慮到這一點，《自然》雜誌邀請了頂尖研究人員討論有關埃博拉病毒和其他絲狀病毒的最緊迫的科學問題——如果能夠回答這些問題，可能會防止另一次災難性爆發，或有助於控制當前的爆發。這是他們所說的。
絲狀病毒來自哪裡？
2007年7月，一名在烏干達的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，一個由疾病控制與預防中心 (CDC) 領導的研究小組迅速展開調查。他們希望回答一個存在了數十年的問題：哪種動物是絲狀病毒的天然宿主？這個謎團自1967年以來一直存在，當時馬爾堡病毒（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。猴子、人類和其他猿類感染絲狀病毒的高致死率表明，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亡。有線索表明蝙蝠可能是“儲存庫”物種。但是要證明這一點，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只在洞穴中棲息的蝙蝠，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：從五隻埃及果蝠身上分離出了具有傳染性的馬爾堡病毒，這些果蝠均未表現出疾病症狀。該小組還在附近的一個洞穴中發現了更多受感染的蝙蝠，該洞穴與之前爆發的馬爾堡病毒有關。
尚不完全清楚病毒是如何從蝙蝠傳播到人類的，儘管最可能的途徑是透過接觸體液。在實驗室中感染馬爾堡病毒的蝙蝠會透過口腔排出病毒，因此野生蝙蝠可能會透過在水果上留下痕跡來傳播病毒，而這些水果隨後被其他動物吃掉。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，很難限制您對該物種的侵犯，”美國陸軍傳染病醫學研究所的病毒學家約翰·戴說在馬里蘭州德特里克堡。
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，在首次已知的埃博拉爆發期間，最初感染的六人在蘇丹的一間工廠房間工作，該房間是棲息蝙蝠的家園。此後，研究人員從蝙蝠中分離出了埃博拉病毒的抗體，以及病毒的遺傳物質片段。但是，證明蝙蝠是儲存庫是令人非常沮喪的——沒有人從野生蝙蝠身上分離出具有傳染性的埃博拉病毒，並且很難將罕見且零星的爆發追溯到源頭。埃博拉病毒的爆發起源於許多地方，只有少數時候發生在與蝙蝠有過接觸的人或動物中。“您幾乎是在檢視整個熱帶森林，”佐治亞州亞特蘭大疾病預防控制中心的分子病毒學家喬納森·湯納說，他曾在烏干達捕獲蝙蝠進行馬爾堡調查。
目前的爆發被認為始於2013年12月幾內亞東南地區，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，對疫情的反應更多地集中在控制疫情而不是追溯其來源。“公共衛生危機是前所未有的，”湯納說。“此時此刻，沒有進行生態調查的空間。”
絲狀病毒的分佈範圍有多廣？
絲狀病毒不僅存在於蝙蝠和靈長類動物中。 2008年，當菲律賓官員呼籲幫助調查豬的疾病爆發時，這一點變得很清楚。當研究人員到達時，他們發現豬感染了雷斯頓埃博拉病毒，該病毒於1989年首次在從菲律賓進口到美國的猴子身上發現。這一在豬身上的發現令人震驚，因為在那之前，從未有人知道埃博拉病毒會自然感染農場動物。而且這並非怪事：2012年在中國也曾報道過豬感染了雷斯頓埃博拉病毒。但是，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帶有它的抗體——這表明豬已將病毒傳播給了他們——但沒有人因此生病。
2011年，科學家證實，豬也可能感染扎伊爾埃博拉病毒。現在的擔憂是，豬可能充當絲狀病毒的混合器。豬可能同時感染多種絲狀病毒，這些病毒可能會交換遺傳物質，最終產生能夠使人類患病的新版本。“相關的實際問題是，我們是否需要擔心雷斯頓？如果它真的對人類沒有致病性，它是否有可能發生改變？”埃裡卡·奧爾曼·薩菲爾說，她是一名結構生物學家，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（布恩迪布焦埃博拉病毒）於2007年在烏干達被發現，而拉薩病毒於2011年在西班牙的死蝙蝠中被發現。“我們可能會在世界其他地方發現絲狀病毒家族的更多成員，”日本札幌北海道大學的病毒學家高田綾人說。病毒比以前認為的更常見這一事實表明，它們已經存在了很長時間——也許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它們從動物跨越到人類的一小部分事件。研究人員現在正試圖弄清楚它們跳入人體的頻率，以及當它們跳入人體時，它們導致疾病的頻率。 2010年，一個研究小組報告說，加彭一些地區有多達 20% 的人血液中攜帶扎伊爾埃博拉病毒的抗體，這表明他們過去接觸過該病毒而沒有生病。
洛貝爾說，這些資料必須謹慎對待，並且這些測定實際上可能正在檢測對類似於埃博拉病毒的病毒的免疫反應。在他的研究中，已知從確定的埃博拉病毒感染中倖存下來的人的免疫反應與從未感染過的人的免疫反應不同。他和研究人員目前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如何變化。其迅速傳播暗示這種毒株可能存在某種不同之處——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年的毒株是否像以前爆發的毒株一樣表現，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。
安德森謹慎地指出，目前還沒有資料表明這一點。儘管少數研究人員提出了對病毒可能突變成空氣傳播形式的擔憂，但大多數人認為病毒在如此短的時間內發生如此劇烈的變化是不太可能的。基因分析表明，這種扎伊爾埃博拉病毒株自從大約十年前從祖先病毒分離出來以來已經發生了數百次變異（參見《自然》http://doi.org/vsd；2014），但目前尚無人知道這些變異是否改變了病毒的重要特性。相反，其前所未有的傳播被認為是因為它出現在非洲一個人們不熟悉該病毒以及如何控制該病毒的地區，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。
[中斷]
我們是否正在讓埃博拉病毒成為我們自己最大的敵人？
九月份，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爆發的地點，以及三種蝙蝠物種的已知活動範圍，這些蝙蝠是該病毒的潛在宿主。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。該團隊希望找出未來爆發風險最高的地區。
今年之前，所有人類埃博拉病毒爆發事件都可以追溯到中非，而扎伊爾埃博拉病毒從未在西非出現過。但是，領導這項分析的英國牛津大學流行病學家西蒙·海伊說：“我們不應該對它出現在那裡感到非常驚訝。” 即使他和他的團隊沒有包括當前爆發的資料，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，因為這些地區有大量人口居住在蝙蝠棲息的區域。總之，該分析突出了非洲 22 個可能爆發埃博拉病毒的國家，使 2200 萬人面臨風險（見'瞭解你的敵人'）。
這項研究也開始解釋為什麼絲狀病毒的爆發似乎越來越頻繁、範圍越來越廣、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各國人口幾乎增加了兩倍，自 2005 年以來，航空運輸量增加了三分之一。並不是病毒來找我們，而是我們侵入了病毒的地盤，因為人口增長和旅行的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。“有一種觀點認為，這些爆發發生在非洲完全孤立、偏遠的地區，它們會在到達主要人口中心之前就消失了，”海伊說。“顯然，我們已經看到，最新的爆發並非如此。” 他的團隊已經公佈了資料，並希望其他人現在可以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，這些因素可能會精確指出未來爆發最有可能發生的地點。
為什麼埃博拉病毒如此致命？
埃博拉病毒是已知的最致命的病毒之一。在當前的爆發中，估計有 60-70% 的感染者死亡，而在之前的爆發中，這個數字幾乎達到了 90%。（如果放任不治療，只有狂犬病、天花和少數其他病毒如此致命。）埃博拉病毒和其他絲狀病毒如此致命的原因是，它們會利用人體自身的防禦機制來對抗它。
通常，當病毒侵入人體時，它會觸發免疫系統“先天”部分的細胞，這些細胞會引起炎症和其他反應來抵抗感染。然而，埃博拉病毒會感染並削弱先天免疫細胞，摧毀這第一道防線。這些垂死的細胞還會觸發破壞性的化學物質，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。
其他高致病性病毒也會觸發細胞因子風暴，但絲狀病毒被認為特別緻命，因為它們會影響多種組織。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身體調節體液和化學平衡的細胞，以及產生幫助血液凝固的蛋白質的細胞。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，血管中的液體滲入周圍組織。很多時候，這會導致死亡。
如果科學家能夠理解倖存者的免疫系統是如何抵抗病毒的，他們或許能夠透過疫苗來鼓勵這種防禦形式。研究人員發現，先前爆發的倖存者設法產生了針對埃博拉病毒的抗體，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。但是，為什麼他們能做到這一點，而其他人不能，這是一個謎。“我們心中的問題是，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。在當前的爆發中，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存活下來，因為他們接受了更密集的護理。目前還沒有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由器官衰竭和體液流失引起的血液化學和蛋白質失衡——例如，使用靜脈滴注或腎透析。“現在，埃博拉病毒的致死率如此之高，是因為爆發地點提供的護理水平較低，”戴伊說。“如果醫療保健得到改善，致死率將會下降。”
可悲的是，奧斯特霍爾姆說，即使是最基本的干預措施，例如可以幫助感染埃博拉病毒的人，在受災最嚴重的地區目前也無法提供。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，口服補液療法正在廣泛使用，以替代靜脈輸液。奧斯特霍爾姆說，迫切需要詢問這些選擇如何影響患者：“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？”
這種病毒可以被阻止嗎？
以前數十次絲狀病毒爆發都是使用相同的基本工具來阻止的：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奈及利亞和塞內加爾的埃博拉病毒傳播。但是，在整個西非，公共衛生應對在爆發初期是完全不足的，這使得病毒得以迅速傳播。
如果像一些流行病學家預測的那樣，到 2015 年 1 月，該疾病感染了成千上萬甚至數十萬人，那麼經過實踐檢驗的公共遏制措施可能幾乎不可能控制住這種流行病。首先，可能無法招募和培訓所需的醫務人員數量。在這個階段，一些專家說需要一個新的計劃。
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，這些中心的合格醫護人員較少。這是一個有爭議的舉動，因為它有可能發出患者被安置起來等死的訊號。但這承認了一個殘酷的現實：現有診所已滿，患者被拒之門外，這正在助長疾病的傳播。“每個人都意識到這些較小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，來試圖降低社群中的傳播，”海伊說。
這次疫情中的另一種新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。人們的注意力大多集中在 ZMapp 上——一種抗體混合物，最初使用接種了埃博拉病毒蛋白質的小鼠進行鑑定，並已給這次爆發中的幾個人使用。八月份，研究人員報告稱，ZMapp 保護了 18 只猴子免於死於埃博拉病毒——這是首次報告了一種在已經出現該疾病症狀的動物身上非常成功的療法。研究人員現在正在組織對這種藥物和其他藥物以及少數實驗性疫苗的進一步測試。
但是，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專注於扎伊爾埃博拉病毒，這種病毒是四種使人類患病的病毒中最致命的，但它們不太可能對其他絲狀病毒有效。薩菲爾領導著一個國際聯盟，該聯盟正在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針對多種絲狀病毒有效的療法，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患病。
隨著對非洲爆發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、歐盟和各製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，美國醫學研究院將在華盛頓特區召開會議，制定埃博拉病毒研究議程。這次會議是在人們越來越擔心這種病毒可能會在非洲部分地區成為地方病，並在未來幾年繼續使人們生病和死亡的情況下舉行的。
研究人員理解，對此次爆發的公共衛生應對是當務之急，但他們也越來越決心要了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。“它使人們非常願意找出他們需要做什麼來解決問題。”
本文經許可轉載，於 2014 年 10 月 29 日首次發表。