■常晓
据外媒报道,一名61岁的韩国籍男子日前在科威特旅行归国后,被确诊为中东呼吸综合征(MERS),并被隔离治疗。2015年,MERS曾在韩国造成36人死亡。
众所周知,病毒的传播必须仰仗媒介,人类活动是病毒传播的途径之一,鸟类、蝙蝠等活动也是病毒的传播途径。通过捕捉媒介的活动途径,是否可以摸清病毒的行动路线,为病毒画出一张可视的“航班网络”?不久前召开的2018世界流感大会上,有研究团队汇报了相关研究,通过对候鸟、家禽的追踪,获得病毒的传播途径,并推测出病毒界的“亲缘”关系,即如何变异的,进而能预测疫情的爆发。
“迁徙的过程中病毒同步在进行梯状进化。”北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院的研究员表示,病毒家族的迁徙、传播和进化是在同时进行的。病毒的衍化给病毒传播打上了“时间戳”,根据基因分析获得不同病毒的“亲疏”,可以反推它们传播的路径。因此,病毒的亲缘性可用来判断不同的“支”在进化中走了哪条路。
通过对近年流行的H5N1禽流感病毒的追踪,研究团队发现,东亚迁徙带内采集到的病毒亲缘性较高;同时中亚迁徙带也出现相同情况;而蒙古的病毒又与上述两种病毒同时存在亲缘性,采样地点也正好是这两个迁徙带交叉地区。
打个比方,根据病毒亲缘关系画出的“朋友圈”与地理科学上长久以来的迁徙带的范围高度重叠了。这不会仅仅是个巧合,团队开始猜测禽流感病毒的传播有着特定的“航班网络”。
由于在长距离的禽流感扩散上,野鸟一年两次的迁徙会造成病毒的快速传播,研究团队开始追踪迁徙鸟类来证实自己的猜测。
“依据种群数量、生存能力,我们选择了4类野鸟。”研究人员介绍,“我们用GPS设备为56只鸟进行迁徙行为记录。目前的记录数据表明,候鸟迁徙的速度与不同国家之间疫情的爆发和传播速度高度相关。”
同时,团队对该病毒的8个片段分别溯源,利用“时间戳”给出了地点间的连接关系。“在亚洲,病毒传播并非随机传播,东西向是很少传播的,主要存在于南北向传播。”研究人员表示,而且病毒传播的时间空间与迁徙通道一致。
更细致的研究表明,每一组候鸟迁徙通道上,迁徙时间、空间、顺序都能最好地解释病毒基因流的流向。研究团队根据病毒基因组序列构建了1000组网络模型,并与候鸟迁徙路径匹配。“很大一部分的模型表明,病毒迁徙顺序与候鸟迁徙在时间、空间、顺序上相当吻合。”研究人员介绍,但并非所有的禽流感病毒迁徙都和候鸟迁徙高度一致。研究人员解释:“野鸟中分离的禽流感毒株只有20%,还存在其他的驱动力驱动病毒传播。”
“H7N9一度被认为在长三角和珠三角区域流行。”研究人员说,但是模型预测它会向西部和北部扩散。2014年在陕西西安等地发现了H7N9,这证实了该研究团队的准确预测。
“我们的家禽流向分3个层次,包括生产者、零售、消费者。”依据家禽贸易的流向图,北京师范大学团队综合运用系统发生学分析、地理空间技术和时间序列模型等方法,对禽流感爆发的时空模式和疫苗对病毒进化的影响进行了研究。
“我们捕捉到的往往是病毒进化树中的某一个分支,衍化过程中的一个瞬间。”研究人员介绍,以往的研究方法由于采样有疏漏,采样点数据之间不够连续,难以看到病毒的全部传播过程,而利用系统发生学分析、地理空间技术和时间序列模型等方法,能够将一个瞬间通过纳入其他因素还原出一个过程,进而发现病毒的动态移动网络。
100年前,被称为“全球性世纪瘟疫”的世纪大流感致使5000万人死亡。流感不是普通感冒,而是严重传染病,人类同时面临季节性流感、流感大流行和动物流感的威胁和危害。预测流感爆发一直是未解难题,地理信息学与分子生物学技术手段的全新结合,可通过对传播载体的研究,从点连成线再联接成网络,无疑有望帮助人类摸清病毒的“航班网络”。