疫情肆虐,造成这场灾难的元凶究竟是何方妖孽?
2019年年末,一场大规模的“瘟疫”从中国中部省份湖北武汉市爆发,造成这场“瘟疫”的病毒可以通过飞沫进入呼吸道,加上交通日益发达的条件,使得其传播极为迅速,在短短一个多月的时间内就席卷神州大地。该疾病会造成发热,呼吸困难,肝肾功能受损,严重咳嗽甚至肺炎,情况严重将会造成休克甚至死亡。
1. 造成这场灾难的元凶究竟是何方妖孽
造成这场灾难的元凶就是新型冠状病毒。它与引起SARS(Severe Acute Respiratory Syndrome,严重急性呼吸道综合症)和MERS(Middle East Respiratory Syndrome,中东呼吸综合征)的元凶同在冠状病毒亚科内的β属,不过新型冠状病毒和SARS的亲缘关系更近(具有大约79%的基因组序列相似性)。
除了以上3种臭名昭著的病毒,还有4种致病冠状病毒。不过它们基本已经能与人类和平地相处,只是在免疫力降低时偶尔兴风作浪,产生一些常见的感冒症状。而且由于这些病毒已经被人类的免疫系统记录在案,因此很容易被免疫细胞和抗体及时捕获消灭,无法有更大的作为。而造成SARS和MERS这两种疾病的病毒在疫情爆发之初,免疫系统与它们俩素未谋面,只能按程序走完免疫程序的所有流程,但在这种没有准备的情况下,部分人的免疫系统要么反应太慢,要么反应过激攻击自身细胞,造成死亡。因此人类在2002年和2012年被打了个措手不及。在确诊的病例中,SARS全球确诊了8000多人,MERS确诊了2000多人,死亡率分别为9.6%和35%。
图1. 人类冠状病毒(引用自Fung & Liu 2019)
2. 致病冠状病毒如何从自然宿主传染到人呢?
这七种致病冠状病毒的自然宿主有5种是蝙蝠,两种为野生啮齿类动物。对人类有重大威胁的三种烈性病毒(SARS-CoV,MERS-CoV和2019-nCoV)目前主流认为都是来自蝙蝠体内。SARS-CoV的中间宿主暂时锁定在果子狸,而MERS-CoV则是骆驼,2019-nCoV的中间宿主还没有确定,所以才有了因为直接食用野生动物而致病的说法。那么为什么病毒不能直接从蝙蝠传染到人呢?这主要是因为一来蝙蝠大多生存在与人类活动相距甚远的区域,需要有其他与人类有密切接触的动物代为传递;二来则是病毒也需要在别的物种中发生重组,才更有可能感染人类。
图2. 致病冠状病毒的宿主迁移(引用自Fung & Liu 2019)
3. 本次疫情给我们的警示,我们将如何应对当前以及“下一次”疫情?
自然界大多数病毒都是相当专一的,一般只特异性地感染少数物种,同时很多病毒也不会导致宿主发生生命危险,但是如果不同物种间接有频繁接触,就有可能导致宿主之间的病毒遗传物质发生交换,产生对新宿主的适应性或者更加剧烈的感染性,对新的宿主产生不可预料的影响。
从这次灾难中,我们不但应当吸取教训,在没有安全保障的情况下远离野生动物,减少未知病毒入侵人体的可能。也应该加大医药研究投入,尤其是基础研究的投入,随时为奋战在一线的医疗人员提供有力的武器和充足的后勤技术保障。目前除了被动应对已经爆发的病毒疫情,我们也应该着眼于将来对病毒的预防。
现在随着深度学习和人工智能的快速发展,如果能够利用这些技术手段,加上现有研究积累的大量病毒基因组数据以及突变数据,对病毒序列加以分析,对病毒变异有可能产生的宿主迁移进行概率预测,并对其刺突蛋白等关键结构的三维构象进行精准构建,提前进行药物设计,那么就会使我们面对病毒时更加主动,料敌于先,把病毒对人类造成的伤害降到最低,甚至将病毒疫情的爆发扼杀在摇篮之中。
后记
不论是疫苗研发还是新药研发以及基因治疗,均需要精准的动物模型来验证疾病的发病机制和免疫机制。赛业生物作为一家成熟的动物模型服务商,自疫情爆发以来便紧急召集公司的研发人员竭尽全力开发新型冠状病毒研究相关的动物模型,为疫情防范献一份力量。
参考文献:
1. To Sing Fung and Ding Xiang Liu. Human Coronavirus: Host-Pathogen Interaction. Annual Review of Microbiology. Vol. 73, (2019)
2. Zhou, P. et al. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-020-2012-7, (2020).
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