全球對 SARS 的恐慌已經平息。7 月初,世界衛生組織 (WHO) 宣佈所有已知的人際傳播鏈均已中斷,並謹慎地宣佈人類已擺脫 SARS。隔離似乎暫時撲滅了火焰。但 SARS 仍在何處陰燃尚不清楚。當世界衛生官員起草應對這種新疾病的長期對策的優先事項時,進化生物學家警告說,在未充分了解病毒潛伏之處及其有多少遺傳變異的情況下,不要貿然開展疫苗開發。他們擔心,這樣做可能會使衛生專家走上一條不必要的漫長而繁瑣的治療和預防之路,或者更糟糕的是,導致該疾病出現毒性更強的形式。
對抗新發傳染病的第一道防線是流行病學家。他們努力解決的問題範圍很廣,從病毒在傳播給新宿主之前潛伏多久,到每個病人會產生多少新病例。在他們的偵探工作完成並且病毒的源頭已被追溯之後,進化生物學家著手研究病毒在做什麼以及遺傳變化如何影響其感染人類的能力。他們試圖回答的問題推動了科學的極限:他們不僅探究特定病毒最初是如何騷擾人類的,還著眼於預測病毒在適應我們物種時將如何變化。但一些進化生物學家抱怨說,他們的專業知識未得到充分利用,他們指出,針對 HIV(導致 AIDS 的病毒)的疫苗徹底失敗,以及對藥物治癒的希望破滅,就是一個傳染病管理失誤的例子,原因是缺乏關於病毒進化和遺傳多樣性的資料。
在 6 月中旬於馬來西亞吉隆坡舉行的首次 SARS 全球會議上,世界衛生組織制定的首要兩個優先事項是開發一種有效措施來阻止 SARS 傳播(理想情況下是疫苗)以及一種廉價、易於使用的診斷測試。根據 6 月 18 日世界衛生組織的報告,專家們一致認為,對於這種新病毒的起源瞭解得還不夠。未能具體解決 SARS 與其新人類宿主之間持續演變的關係,讓一些進化生物學家擔心,倉促尋求治療可能會重蹈快速解決 HIV 問題的覆轍。
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近年來,國際組織和政府已開始投入資金來了解人群中傳播的各種 HIV 變種。但在幾十年裡,大部分資金都用於尋找治療該疾病的藥物。隨後開發疫苗的努力毫無成果;最近的失望來自備受期待的 VaxGen 臨床試驗,其中該公司的 HIV 疫苗 AIDSVAX 並未導致 HIV 感染的統計學意義顯著降低。楊百翰大學的 Keith Crandall 是 VaxGen 研究的顧問,他說,這項研究揭示了醫學界對美國境內 HIV 病毒高度變異性的無知。
路易斯維爾大學的 Paul Ewald 評論說:“未能監測病毒如何適應人類宿主將繼續允許病毒進化隨意進行,在一個環境中偏愛有害毒株,而在另一個環境中偏愛溫和毒株。” 與 HIV 一樣,SARS 病毒僅包含單鏈 RNA,並且缺乏在其雙鏈表親 DNA 中看到的“拉鍊”功能,該功能可確保更準確的複製。RNA 在複製自身時會出錯,因此會迅速突變。在開發疫苗時,科學家通常使用活的但良性的病毒毒株。所使用的毒株必須與致病形式足夠相似,以便免疫系統能夠建立起針對毒性變種的防禦,但又不能太相似,以至於引起疾病或容易進化出毒性。對於像 SARS 這樣被認為是快速突變的 RNA 病毒,如果不清楚為潛在疫苗選擇的毒株的堆積情況,不僅從與通用毒株的突變數量來看,而且從這些突變的分子功能來看,這種策略充其量是困難的,而且註定要失敗。
耶魯大學的 Paul Turner 研究瞭如何結合精心計算的突變,這些突變放大了病毒株中其他突變的弱點,從而最好地利用研究人員對進化生物學的理解來防止活疫苗適應人類宿主。他說,公共衛生專家沒有接受過培訓,無法理解特定疾病如何變化以及其與宿主的關係如何隨時間推移而變形的陷阱。“您今天實施的方法可能在幾年後就會註定失敗,”Turner 警告說。“您管理疾病的方式實際上可能會更有利於病原體轉變為更具毒性的形式。” 研究人員可能只針對基因庫的一個子集,從而無意中賦予未知且可能更致命的毒株選擇性優勢。
但特納斷言,希望並未破滅。他和其他人認為,SARS 為進化生物學家與公共衛生官員互動以在對抗該疾病方面取得重大進展提供了機會。“隨著最近的爆發,至少[公共衛生專家]正在考慮進化,這一點變得越來越明顯,”Crandall 說。顯示 SARS 病毒起源的進化樹甚至出現在 5 月 30 日的《科學》雜誌上。不過,他指出,這還不夠好。“他們沒有充分利用這些資訊。他們繪製樹狀圖,並在不同群體周圍畫圈,然後說,‘看,這是我們的 SARS 病毒,這些是其他的冠狀病毒,它們一定與這些其他東西有關。’ Crandall 觀察到,他們遺漏的是基因組中的每一次變化對病毒功能意味著什麼。
Crandall 本人正在從生物資訊學的角度研究 SARS,研究該疾病的變種,並識別那些已發生突變但不影響病毒功能的核苷酸位點,以及那些賦予病毒選擇性優勢的核苷酸位點。他解釋說,這種分析是瞭解新形式如何產生的關鍵,並將使科學家能夠更具創造性地思考如何對抗那些決定 SARS 致病特性的特定位點。“它可以讓您知道為了使這成為一種獨特的病毒,發生了哪些重要的變化,”他說。然後可以開發藥物來靶向已突變的特定位點,使病毒能夠感染人類,或者基於基因組的特定區域建立疫苗,這些區域與其他冠狀病毒具有清晰而有意義的差異。
在幾周內,全球科學界已在 GenBank(美國國立衛生研究院基於 Web 的基因組資訊資料庫)上對 21 種 SARS 毒株進行了測序和共享。考慮到完成這項工作的速度,進化生物學家認為,在短期內對 SARS 的遺傳多樣性進行更廣泛的調查是可行的。最新統計,世界衛生組織報告了 8,437 例 SARS 病例和 813 例死亡。Crandall 傾向於相信,在這些人中引起疾病的不僅僅是 21 種已知變種。“如果您花一個月時間收集 500 個分離物並將它們送到基因組學實驗室,他們會迅速處理它們,並在一年內——分析如此龐大的資料量需要一段時間——您可以期望獲得 SARS 全球多樣性的非常好的圖景,”Crandall 評論道。
Ewald 說,如果 SARS 確實被證明是高度可變的並且在人群中重新建立自身,那麼充分了解不同毒株如何導致疾病將至關重要。他認為,只要開發出診斷測試,這些知識將使科學家能夠有選擇地治療該疾病,重點是預防最具致病性的毒株的傳播,從而引導病毒走向更溫和的特性。即使我們治療該疾病的能力沒有比今天更進一步,透過更好地掌握現有情況,我們仍然可以最大限度地利用隔離。
Ewald 二十年來一直在完善這種毒力管理理論,他認為 SARS 是一次考驗。並非所有人都同意這種方法。德克薩斯大學奧斯汀分校的 James Bull 是毒力管理最直言不諱的批評者之一。他指出,沒有證據表明 SARS 如何在人類中適應和進化,或者它是否發生了任何變化,這使得毒力管理不可能應用。然而,Bull 確實認為,僅治療病情最嚴重的個體,而讓症狀輕微的個體不接受治療是有道理的,理由是擁有毒力較弱的毒株將是使人們對毒性更強的病毒產生免疫力的自然方法。
Bull 對進化生物學在 SARS 管理中可以發揮的直接作用不太樂觀。他指出,流行病學家必須先解決基本問題,進化論專家才能充分發揮他們的作用。Bull 認為,首要任務應該是“走出去,弄清楚是否有一整群人感染了但沒有症狀”。“這些人之間的接觸是什麼?傳播率是多少?這些是隨後允許我們進入並阻止這種情況的事情。”
勞拉·賴特常駐紐約市。