日前,军事医学科学院军事兽医研究所联合云南地方病防治所和成都军区疾病预防控制中心,从云南的棕果蝠体内发现了一种新型的丝状病毒,这是世界首次从亚洲的蝙蝠体内找到丝状病毒的核酸证据,相关结果发表于《新发传染病》。
丝状病毒包括埃博拉病毒、马堡病毒以及库瓦病毒。埃博拉病毒和马堡病毒是最为烈性的病原体之一,目前西非暴发的埃博拉病已经造成27237人感染,11158人死亡。蝙蝠被认为是这类病毒的自然储存宿主,非洲和欧洲的蝙蝠体内均检测或分离到相关病毒,但在亚洲的蝙蝠中尚未发现该病毒存在。
科研人员利用病毒宏基因组学技术,从云南的棕果蝠体内发现了丝状病毒,对其进行分析发现,该病毒与埃博拉病毒和马堡病毒归为一类,但与它们的核酸同源性仅为50%左右,表明可能是一种新型的丝状病毒。目前该病毒的致病性尚不明确,但该病毒的发现提示,我国需要加大对丝状病毒病原生态学的调查与监测力度。
1丝状病毒感染
埃博拉病(Eboladisease),由于具有发病后出现高热和出血的特点,以前也被称为埃博拉出血热,与拉萨热和马尔堡出血热(Marburghemorrhagicfever,MHF)并称为非洲热病(Africanfevers)[2]。在非洲热病中,马尔堡出血热和埃博拉病都是由于感染了丝状病毒(Filoviridae)所引发的传染性疾病。马尔堡出血热是最早被发现的一种丝状病毒感染,该病虽然起源于非洲,但却是在欧洲被首先发现的。
1967年,德国马尔堡一个实验室的工作人员,为了研制
脊髓灰质炎
疫苗,接触了来自乌干达的带有马尔堡病毒的非洲绿猴而感染,出现了发热、头痛、呕吐及内脏出血等症状。之后,该病通过与携带病毒的猴子或者患者直接接触而传播,最终导致包括德国马尔堡、法兰克福和南斯拉夫贝尔格莱德的31人感染发病,7人死亡。
此后,在南非、肯尼亚和津巴布韦等国也发现了马尔堡病毒感染的病例。21世纪初,马尔堡病毒分别在刚果和安哥拉爆发流行,感染和死亡人数均达到了上百人[3]。马尔堡出血热出现差不多10年后的1976年,扎伊尔(今刚果民主共和国)北部小镇杨布库(Yambuku)的多名患者因为发热、头痛、腹泻、呕吐和内脏出血等症状而死亡,这种疾病很快在附近的村庄和城镇蔓延开来。当时的医疗专家以流经杨布库附近的一条小河--埃博拉河的名字,将这种类似马尔堡病毒感染的传染病命名为埃博拉出血热,现在称为埃博拉病。几乎与此同时,在苏丹南部地区也出现了埃博拉病的疫情。扎伊尔和苏丹的此次埃博拉病大流行,导致了上百人感染,病死率高达90%,被世界卫生组织认为是仅次于
狂犬病的死亡率最高的传染病[4,5]。目前,人们知道非洲绿猴和猩猩等灵长类动物是人类感染马尔堡病毒和埃博拉病毒等丝状病毒的源头,在我国和西班牙等国家的一些蝙蝠体内也检测到了丝状病毒感染的迹象[6],而且丝状病毒还可以感染小鼠、仓鼠和豚鼠等啮齿类动物制成动物感染模型[7,8]。可是,至今人们仍然没有找到丝状病毒的自然宿主,对其流行与传播的具体细节还存在着很多的疑问。
2丝状病毒的生物学特性
埃博拉病毒和马尔堡病毒属于单股负链RNA病毒(Mononegavirales)丝状病毒科(Filoviridae),该科病毒病毒因外形呈丝状而得名,直径通常为约80nm,但长度却很长,最长可达14000nm,表面可有瘤状突起,外形类似我国古代的"如意"[9]。目前,丝状病毒科只有埃博拉病毒和马尔堡病毒两个属[10],这两个属的病毒外形及致病性基本相同,只是抗原性不同,可以通过血清学实验进行区别。埃博拉病毒属一共包括四种病毒:分别是扎伊尔埃博拉病毒、苏丹埃博拉病毒、塔伊森林埃博拉病毒和雷斯顿埃博拉病毒。其中,扎伊尔埃博拉病毒和苏丹埃博拉病毒是引起1976年埃博拉病的主要病原体,可以引起典型的埃博拉病,并且可以导致爆发流行。另外两种埃博拉病毒对人类的健康威胁则较小。塔伊森林埃博拉病毒,也曾被称为科特迪瓦埃博拉病毒,对人具有感染能力,却并不致命。1990年,美国弗吉尼亚州雷斯顿市的实验室在一批来自菲律宾的食蟹猴体内发现了一种新型的埃博拉病毒--雷斯顿(Reston)埃博拉病毒。通过溯源研究,人们在菲律宾当地的一些猪身上,也找到了这种埃博拉病毒的感染迹象,这也是迄今为止唯一一种源自亚洲的埃博拉病毒[11]。虽然,雷斯顿埃博拉病毒可以导致猪的感染性病变,但是很少感染人,也不会引起人类出现任何症状,是一种对人安全的埃博拉病毒。2011年,在我国上海的农场中死亡的猪体内也曾经检测到雷斯顿埃博拉病毒的感染[12]。
丝状病毒的基因组包括7个基因,从3'到5'分别为核心蛋白、病毒蛋白35(virionprotein,VP35),VP40,糖蛋白(glycoprotein,GP),VP30,VP24,RNA依赖的RNA聚合酶基因(L)[9,13]。其中,除了糖蛋白以外的基因都是单顺反子,只各自编码1个结构蛋白。这些基因编码的产物中,RNA聚合酶(L)、VP30和VP35构成了病毒的复制核心,其中VP35还具有拮抗宿主干扰素作用的功能[14];VP40是病毒的基质蛋白,主要参与病毒颗粒的形成[15];VP24是构成病毒膜结构的蛋白,也具有干扰干扰素功能的作用[16];糖蛋白(GP)是唯一一种跨膜蛋白并构成了病毒的刺突。埃博拉病毒的一个与众不同的特点是可以产生大量的可溶性糖蛋白,并通过宿主细胞大量分泌[9]。
3丝状病毒的疫苗研究进展
首先,为了研究疫苗的需要,目前已经建立了至少两种非人灵长类动物的丝状病毒感染模型,并可以作为评价疫苗效果的金标准动物模型[61]。这使得对于埃博拉病疫苗的研究不再受到疾病疫情的影响。当然,最终动物试验的结果还需要进一步临床试验研究的验证和确认。
一般来说,减毒活疫苗比灭活疫苗的免疫效果更好,但是,因为埃博拉病毒的高度危险性,直接通过病毒培养获得减毒疫苗存在的风险较大,所以,通过基因重组技术研发复制缺陷或者减毒疫苗是目前丝状病毒疫苗研究的主要方向。目前,以暴露后人群为接种对象的埃博拉病疫苗主要是以
疱疹性口炎病毒(Vesicularstomatitisvirus)为载体的疫苗,现在正在啮齿类动物和非人灵长类动物中进行有效性试验研究。而以预防为目的的埃博拉病疫苗的在研品种则比较多,例如,DNA疫苗和以5型人类腺病毒为载体携带埃博拉病毒的GP或者核蛋白的疫苗[62],以及通过腺病毒多重突变技术制成的能同时抗多种丝状病毒感染的泛丝状病毒疫苗[63]。此外,还有以3型副流感病毒和疱疹性口炎病毒(Vesicularstomatitisvirus)为载体的丝状病毒疫苗[64],可以表达VP40、核蛋白和糖蛋白的假埃博拉病毒颗粒疫苗[65-67],以及通过逆向基因工程技术获得的VP35缺陷的埃博拉病毒疫苗等等。这些丝状病毒疫苗都在动物试验中不同程度上取得了安全性或者有效抗体产生的阶段性成果。但是,根据目前的研究进展和FDA的认证情况看,丝状病毒疫苗的人体试验最快也要到2015年才会开始进行。
4丝状病毒研究的潜在风险及其前景
丝状病毒可以通过食用被污染的食物、共用针头或者被注入污染的血液及体液、直接接触患者、哺乳等方式传播。虽然,在非人灵长类动物中可以观察到通过空气气溶胶感染的现象[68],但是一般认为,丝状病毒在人群感染中很少通过空气传播。由于埃博拉病毒和马尔堡病毒等丝状病毒是高度致命的烈性传染病病原体,被列为A级致命病原体,需要生物安全4级的实验室才能开展科学研究。而在埃博拉病疫区的医疗和研究条件都难以达到必要的条件,所以,在临床和实验室研究中已经发生了多起埃博拉病毒感染医生和研究者的事件。例如,2014年,在《科学》杂志上发表埃博拉病毒测序的相关论文时,已经有5位作者因罹患埃博拉病而去世[69]。为了安全起见,在用ELISA检测来自埃博拉病患者血清中的抗体以及采用PCR检测血清中的埃博拉病毒时,都需要先用钴60射线照射、加热灭活或者采用化学药物处理,彻底灭活病毒的感染性后,才能进行检测[70,71]。
虽然,在丝状病毒感染的研究中存在着诸多困难和风险,但是,埃博拉病和马尔堡出血热等传染病的反复流行和丝状病毒感染日益严重的扩散,甚至是远离西非丝状病毒感染流行区的我国和印度尼西亚等在部分野生动物中也可以检测到丝状病毒感染的可能迹象[6,72],对人类的生命、健康和发展,提出了新的挑战。同时,人类在病原学、免疫学和分子生物医学等方面的研究也使人类有能力应对丝状病毒感染的挑战,只要有充足的时间,人类可以全面认识丝状病毒的生物学及致病特点,并可以找到有效的治疗方法和预防性疫苗,最终战胜埃博拉病等丝状病毒导致的传染病。不过,这个探索过程可能将是一个充满危险和比较长期的过程,在此过程中,我们可能还会面临不断恶化的丝状病毒传染病的疫情,这也需要临床医生、公共卫生研究者、各国政府及世界卫生组织与病原学和免疫学专家共同努力,控制该疾病的流行,为人类最终战胜丝状病毒争取时间和创造条件。