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前沿科技解讀丨埃博拉研究——人類與自然的鬥爭永不止步

埃博拉研究——人類與自然的鬥爭永不止步

文/崔曉嫻

埃博拉

說起埃博拉, 這個在2014年肆虐西非將近一年後又憑空消失的神秘病毒, 人們的腦海中也許會出現很多電影電視作品的畫面, 這並不全無道理, 實際上許多這類影視劇都是以埃博拉病毒為題材進行創作的。 1995年, 好萊塢影片《極度恐慌》, 在銀幕上再現了埃博拉病毒奪取人命的恐怖景象, 令全球觀眾對埃博拉病毒“聞名色變”。 隨著全球化進程的發展, 儘管目前為止埃博拉的爆發大多發生於遙遠的非洲大陸, 人們對於埃博拉的擔憂和恐慌也並不全是多餘的。

神秘的殺手

“埃博拉”是剛果民主共和國北部的一條河流的名字。 1976年, 一種不知名的病毒光顧這裡, 瘋狂地虐殺“埃博拉”河沿岸55個村莊的百姓, 有的家庭甚至無一倖免, “埃博拉病毒”也因此而得名。 事隔3年(1979年), “埃博拉”病毒又肆虐蘇丹, 一時屍橫遍野。 經過兩次“暴行”後, “埃博拉”病毒隨之神秘地銷聲匿跡15年, 變得無影無蹤。 對於致力於傳染病研究的科學家來說, 這正是其可怕的地方, 人類一直在積累與自然鬥爭經驗的過程中努力豐富對於自然的認知, 然而對於像埃博拉這樣的對手, 每一次經驗的積累都來自於血淋淋的生命, 而且即便如此, 也十分有限。

就目前人類的認知來說, 埃博拉病毒屬於絲狀病毒屬,

該屬內另一令人談之色變的病毒是“瑪律堡病毒”, 它是人類發現的第一種絲狀病毒, 瑪律堡病毒來自非洲卻有個德國名字, 病毒根據第一次發生的地點命名。 不同於絕大多數病毒都是胡椒粒似的球形顆粒, 絲狀病毒猶如纏結的繩索、頭髮、蠕蟲和毒蛇。 已確定埃博拉病毒分4個亞型, 即埃博拉-薩伊型、埃博拉-蘇丹型、埃博拉-萊斯頓型和埃博拉-象牙海岸型。

知識連結:

博拉病毒不同亞型具有不同的特性, EBO-Z和EBO-S對人類和非人類靈長類動物的致病性和致死率很高;EBO-R對人類不致病, 對非人類靈長類動物具有致死性作用;EBO-CI對人類有明顯的致病性, 但一般不致死, 對黑猩猩的致死率很高。

埃博拉病毒為單股負鏈RNA病毒, 病毒顆粒外有囊膜,

表面有纖突, 病毒在常溫下較穩定, 對熱有中等度抵抗力, 但對於陽光和紫外線幾乎無抵抗力, 紫外照射2分鐘可使病毒失活。 更加特別的是, 埃博拉病毒在血液樣本或病屍中可存活數周, 研究人員發現埃博拉病毒放置5天后的感染力和致命程度與新鮮例子相同, 但絕大多數其他病毒離開宿主後是活不了多久的, 例如愛滋病毒暴露於空氣中只能存活幾分鐘。

▲圖1 埃博拉電鏡照片

將人慢慢“融化”的埃博拉

被埃博拉感染後潛伏期約為2~21天, 感染的早期症狀並不是很明顯, 一般只是眼結膜以及牙齦和鼻腔等部位的輕微出血, 但在短暫的潛伏期開始發病的時候, 病人會出現較為嚴重的症狀, 如發熱、肌肉疼痛、頭痛和咽喉痛, 隨後會出現嘔吐、腹瀉、皮疹、腎臟和肝臟功能受損以及嚴重的出血。 人們在出現症狀後才具有傳染性。 這是由於埃博拉病毒短時間內在體內迅速擴散、大量繁殖, 首先會抑制免疫系統, 且主要靶細胞是血管內皮細胞、肝細胞、巨噬細胞,

通過抑制天然和獲得性免疫應答, 增加血管通透性, 引起肝臟為代表的多臟器損傷, 引發嚴重的發熱, 出血, 休克, 多器官功能衰竭。 用一位醫生的話來說, 感染了埃博拉的人會慢慢在你面前“融化”掉, 埃博拉病毒病死率高達90%。 對於研究人員來說, 埃博拉病毒並不像其它病毒一樣是“寄生者”, 它更像是掠奪者, 感染者對於它們來說就像是“肉食”。

在美國疾病預防控制中心病毒學家麥科明克和妻子共同撰寫的紀實小說《第四級病毒》裡是這樣描述埃博拉病毒感染症狀的:“昏暗的煤油燈光下只見十來個病人躺在草席上, 有的痛得打滾, 徒勞無功地和一口一口吞噬他們身體的病毒奮戰;有的身體僵硬, 喉間嘎嘎作響, 死亡離他們不遠。 經過5天的潛伏期加上病發2~3天,埃博拉病毒感染者的喉部就會嚴重發腫,連口水都無法吞咽。埃博拉病毒感染速度快且致命,病症包括鼻子、牙床出血,有時其他部位也會大量出血。大部分病人在數天內死亡,所有治療方法都無效。”

▲圖2 感染埃博拉病毒猴子的出血表現

關於埃博拉,依然有許多未解之謎

有關埃博拉病毒的來源,其在自然界的確切的傳播和迴圈方式尚不清楚。有研究人員為此付出10年時間在非洲追蹤埃博拉病毒的蹤跡,然而一無所獲。人類至今仍不明白病毒銷聲匿跡後是如何在自然界中存在以及如何再次引起大規模流行的。現有證據支援的假說認為,埃博拉病毒通過其自然儲存宿主果蝠傳給大猩猩、黑猩猩以及猴子等非人類靈長類動物,果蝠和這些靈長類動物均可將埃博拉病毒傳給人,然後病毒在人與人之間傳播,最終引起人群中暴發流行。目前只在猴子中間發現可通過空氣傳播而人與人之間的傳播被認為是需要通過接觸傳播,但如何從其它宿主動物傳播到人仍是個謎。

由於埃博拉目前多爆發於非洲這類經濟不發達地區,所以對於埃博拉的研究其實十分受限。對於埃博拉的治療,由於埃博拉發病後進程十分迅速,口服補液或者靜脈輸液等支持性療法以及針對特定症狀的治療僅可改善生存率,就埃博拉病毒病而言尚沒有經過驗證的治療辦法。

早在上個世紀80年代就有科學家開始了埃博拉疫苗的研究,傳統的病毒疫苗大多用滅活病毒或者減毒毒株製成。要想生產這種疫苗,前提是要得到大量的病毒。考慮到埃博拉病毒極高的風險,一旦病毒洩漏便會造成無法挽回的嚴重後果。而且,目前的實驗室研究結果也表明,滅活方法製成的埃博拉疫苗保護效果還不夠確切。而減毒疫苗,也存在突變恢復毒力的風險(在小鼠和豚鼠中進行埃博拉疫苗試驗時,就發現過這樣的情況),這也使它的安全性無法得到保障。

▲圖3 埃博拉病毒既往疫情年表

為了避免這些風險,科學家們開始了新型疫苗的研發。在這其中,病毒載體疫苗是一種前景不錯的研發方案。這類疫苗選取一些的其他類型的病毒作為載體,並將其改裝重組製成疫苗,其中包括痘苗病毒疫苗、委內瑞拉馬腦炎病毒複製顆粒(VRP)疫苗、腺病毒載體疫苗(AD)、重組水泡性口膜炎病毒(VSV)疫苗、副流感載體疫苗(PIV)等等。

蓋斯伯特自1988年就開始從事埃博拉病毒的研究,目前的主攻方向是以重組水泡性口膜炎病毒(VSV)為骨架研製埃博拉疫苗。他研發的三種疫苗在獼猴中的防護效果都達到了接近100%的程度。

VSV的表面有一個糖蛋白,作用是識別宿主細胞。這個蛋白就相當於一把鑰匙,打開人體細胞那把鎖之後,就可長驅直入了。研究者對這種病毒進行了“整容”,把它原有的糖蛋白用埃博拉病毒表面的糖蛋白替換。這樣一來,改造之後的VSV疫苗既能讓機體產生針對埃博拉病毒的抗體,同時又沒有致病性。

不過,現在這些研究大多還處於臨床前階段。這些疫苗的骨架都來自病毒,雖然經過改造,但仍存在故態復萌的風險,因此監管機構對這類疫苗的應用還比較謹慎,而這也和科學家急於推進研究的願望形成了矛盾。蓋斯伯特抱怨說,研究順利的話他的疫苗本應進入I期臨床試驗,但監管部門對臨床試驗的審核過程總是格外漫長。

隨著2014年疫情的嚴峻形式,推進其疫苗迅速進入臨床試驗。現已進入臨床研究且最有前景的疫苗分別為黑猩猩腺病毒載體二價疫苗、黑猩猩腺病毒載體單價疫苗、VSV載體疫苗和複雜腺病毒載體疫苗。

其中,由英國葛蘭素史克公司與美國國家過敏和傳染病研究所合作開發的疫苗,已於2014年9月初由美國馬里蘭州的國立衛生研究院進行Ⅰ期臨床試驗,主要測試疫苗的安全性。所有20名健康志願者對疫苗的耐受性良好,並產生了抗體,其中接受較高劑量注射的志願者產生的抗體水準較高;接近一半的志願者體內產生了相應的淋巴細胞反應。該疫苗現已進入Ⅲ期臨床試驗階段,有望上市。

▲圖4 疫苗公司已經在非洲開始試驗

中國科協各級組織要堅持為科技工作者服務、為創新驅動發展服務、為提高全民科學素質服務、為黨和政府科學決策服務的職責定位,推動開放型、樞紐型、平臺型科協組織建設。接長手臂,紮根基層,團結引領廣大科技工作者積極進軍科技創新,組織開展創新爭先行動,促進科技繁榮發展,促進科學普及和推廣,真正成為黨領導下團結聯繫廣大科技工作者的人民團體,成為科技創新的重要力量。——習近平

經過5天的潛伏期加上病發2~3天,埃博拉病毒感染者的喉部就會嚴重發腫,連口水都無法吞咽。埃博拉病毒感染速度快且致命,病症包括鼻子、牙床出血,有時其他部位也會大量出血。大部分病人在數天內死亡,所有治療方法都無效。”

▲圖2 感染埃博拉病毒猴子的出血表現

關於埃博拉,依然有許多未解之謎

有關埃博拉病毒的來源,其在自然界的確切的傳播和迴圈方式尚不清楚。有研究人員為此付出10年時間在非洲追蹤埃博拉病毒的蹤跡,然而一無所獲。人類至今仍不明白病毒銷聲匿跡後是如何在自然界中存在以及如何再次引起大規模流行的。現有證據支援的假說認為,埃博拉病毒通過其自然儲存宿主果蝠傳給大猩猩、黑猩猩以及猴子等非人類靈長類動物,果蝠和這些靈長類動物均可將埃博拉病毒傳給人,然後病毒在人與人之間傳播,最終引起人群中暴發流行。目前只在猴子中間發現可通過空氣傳播而人與人之間的傳播被認為是需要通過接觸傳播,但如何從其它宿主動物傳播到人仍是個謎。

由於埃博拉目前多爆發於非洲這類經濟不發達地區,所以對於埃博拉的研究其實十分受限。對於埃博拉的治療,由於埃博拉發病後進程十分迅速,口服補液或者靜脈輸液等支持性療法以及針對特定症狀的治療僅可改善生存率,就埃博拉病毒病而言尚沒有經過驗證的治療辦法。

早在上個世紀80年代就有科學家開始了埃博拉疫苗的研究,傳統的病毒疫苗大多用滅活病毒或者減毒毒株製成。要想生產這種疫苗,前提是要得到大量的病毒。考慮到埃博拉病毒極高的風險,一旦病毒洩漏便會造成無法挽回的嚴重後果。而且,目前的實驗室研究結果也表明,滅活方法製成的埃博拉疫苗保護效果還不夠確切。而減毒疫苗,也存在突變恢復毒力的風險(在小鼠和豚鼠中進行埃博拉疫苗試驗時,就發現過這樣的情況),這也使它的安全性無法得到保障。

▲圖3 埃博拉病毒既往疫情年表

為了避免這些風險,科學家們開始了新型疫苗的研發。在這其中,病毒載體疫苗是一種前景不錯的研發方案。這類疫苗選取一些的其他類型的病毒作為載體,並將其改裝重組製成疫苗,其中包括痘苗病毒疫苗、委內瑞拉馬腦炎病毒複製顆粒(VRP)疫苗、腺病毒載體疫苗(AD)、重組水泡性口膜炎病毒(VSV)疫苗、副流感載體疫苗(PIV)等等。

蓋斯伯特自1988年就開始從事埃博拉病毒的研究,目前的主攻方向是以重組水泡性口膜炎病毒(VSV)為骨架研製埃博拉疫苗。他研發的三種疫苗在獼猴中的防護效果都達到了接近100%的程度。

VSV的表面有一個糖蛋白,作用是識別宿主細胞。這個蛋白就相當於一把鑰匙,打開人體細胞那把鎖之後,就可長驅直入了。研究者對這種病毒進行了“整容”,把它原有的糖蛋白用埃博拉病毒表面的糖蛋白替換。這樣一來,改造之後的VSV疫苗既能讓機體產生針對埃博拉病毒的抗體,同時又沒有致病性。

不過,現在這些研究大多還處於臨床前階段。這些疫苗的骨架都來自病毒,雖然經過改造,但仍存在故態復萌的風險,因此監管機構對這類疫苗的應用還比較謹慎,而這也和科學家急於推進研究的願望形成了矛盾。蓋斯伯特抱怨說,研究順利的話他的疫苗本應進入I期臨床試驗,但監管部門對臨床試驗的審核過程總是格外漫長。

隨著2014年疫情的嚴峻形式,推進其疫苗迅速進入臨床試驗。現已進入臨床研究且最有前景的疫苗分別為黑猩猩腺病毒載體二價疫苗、黑猩猩腺病毒載體單價疫苗、VSV載體疫苗和複雜腺病毒載體疫苗。

其中,由英國葛蘭素史克公司與美國國家過敏和傳染病研究所合作開發的疫苗,已於2014年9月初由美國馬里蘭州的國立衛生研究院進行Ⅰ期臨床試驗,主要測試疫苗的安全性。所有20名健康志願者對疫苗的耐受性良好,並產生了抗體,其中接受較高劑量注射的志願者產生的抗體水準較高;接近一半的志願者體內產生了相應的淋巴細胞反應。該疫苗現已進入Ⅲ期臨床試驗階段,有望上市。

▲圖4 疫苗公司已經在非洲開始試驗

中國科協各級組織要堅持為科技工作者服務、為創新驅動發展服務、為提高全民科學素質服務、為黨和政府科學決策服務的職責定位,推動開放型、樞紐型、平臺型科協組織建設。接長手臂,紮根基層,團結引領廣大科技工作者積極進軍科技創新,組織開展創新爭先行動,促進科技繁榮發展,促進科學普及和推廣,真正成為黨領導下團結聯繫廣大科技工作者的人民團體,成為科技創新的重要力量。——習近平

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