科技日报:重视,但不慌乱!面对新型冠状病毒,这一次我们有备而来

经历了非典、中东呼吸综合征,还有正在肆虐的新型冠状病毒引起的肺炎,公众对于突发性公共卫生事件的关注已远超当年。

作为一名非常想亲赴武汉去操作病毒检测的非病毒学专业的遗传学家,除了请战外,我也想从贴近专业的角度,和大家谈谈这次疫情。

面对微生物

“发现”比“看见”更难

人们对于生命尺度的认识,其实是始于晚近。在此之前,人们只知道肉眼可以看见动物、植物和大型真菌,并不知道这个世界上还有一类微生物。

17世纪中期发明了显微镜,在显微镜的帮助下我们第一次发现新世界,认识到在肉眼可见的尺度之下,还存在着另外一个不为人知的“微观世界”。1858年之前,一些科学家通过观察食物变质的过程,怀疑存在另外一类肉眼不可见的微小的生命,但是一直没有办法去证明它的存在。1858年,法国科学家巴斯德通过“肉汤煮沸”的实验证明了微生物是的确存在的,他多次在公共场合进行实验现场展示,并提出“细菌致病学说”。

1929年,英国微生物家弗莱明发现了青霉素,让人类在细菌面前第一次有了真正的武器。在此之前,黑死病、霍乱和细菌引起的化脓性的感染,夺去了非常多的生命。1944年新泽西大学分离了第二种抗生素链霉素,有效治愈了一种可怕的传染疾病——结核病。1947年出现了氯霉素,它主要针对痢疾和炭疽病,也可以治疗轻度的感染。随后人类进入了一个抗生素大丰收的时期,我们发现了数千种的抗生素和其衍生物。

病毒和细菌是完全不同的“生命体”,病毒的发现要比细菌困难的多,它体积非常小,如果按自生命的传统定义——“可自我繁衍”,病毒甚至算不上生命。

1884年,法国微生物学家查理斯·尚柏朗发明了一种细菌无法通过的过滤器(尚柏朗过滤器,其滤孔孔径小于细菌的大小),他利用这一过滤器将液体中存在的细菌除去。1892年,俄国生物学家德米特里·伊凡诺夫斯基在研究烟草花叶病时发现,将感染了花叶病的烟草叶的提取液用烛形滤器过滤后,依然能够感染其他烟草。于是他提出这种感染性物质可能是细菌所分泌的一种毒素,但他并未深入研究下去。

一直到1931年电子显微镜的发现,才观察到烟草叶片上这种致病体是比细菌还要小的特殊“生命”。20世纪的下半叶是发现病毒的黄金时代,大多数能够感染动物、植物或细菌的病毒在这数十年间发现。1963年,布隆伯格发现了乙型肝炎病毒;1983年,法国巴斯德研究院的吕克·蒙塔尼耶和他的同事弗朗索瓦丝·巴尔-西诺西首次分离得到了艾滋病毒(HIV),他们两人也因此与发现了能够导致子宫颈癌的人乳头状瘤病毒的德国科学家哈拉尔德分享了2008年的诺贝尔生理学与医学奖。

发现,是研究的前提;看见,是研究最直观的表现。而病毒,由于其体积小、寄生的特征,让给我们的“发现”和“看见”更难,其研究也就更为神秘和困难。

用于展示不同病毒的大小

病毒是这样祸害人的

病毒没有细胞结构,但有遗传、繁殖等现象。病毒往往是依靠宿主体内的一些具有生命活性的原件来进行自我繁殖。

正因为没有细胞结构,也不能独立生活,所以它必须寄生在其他生物的细胞里面才能生存,这就是为什么病毒总是在寻找宿主的路上,需要寻找到适合的细胞,利用细胞来安家落户,就像寄居蟹,它为了不同的宿主去改变自身,以达到繁衍的目标,这就是病毒的多样性和变异。

与一般的细胞生物的遗传物质为双链DNA不同的是,病毒的遗传物质(即病毒基因组)可以为DNA或RNA,可以为单链或双链。从目前已发现的病毒来看,更多的是RNA病毒。其中,植物病毒多为单链RNA病毒,而噬菌体多为双链DNA病毒。病毒寻找到宿主,巧妙地欺骗宿主,让宿主细胞为自己的遗传物质“传宗接代”,类似于“鸠占鹊巢”的套路。

人类历史上非常著名的疾病天花和脊髓灰质炎就是由于病毒引起的。幸运的是,保护我们的不但有抗生素,还有我们自身的免疫系统。发烧,就人体对于病毒的自然反应,病毒没有细胞结构,所以特别娇弱,怕热,稍微高温即可杀死病毒,但是很多病毒对低温耐受性非常好。在漫长的进化过程中,人类演化出一套可靠的免疫系统,我们体内的抗体会第一时间激活,来对抗病毒。天花的防控,就证明了我们自身的免疫系统是可以抵御一些病毒的,有些感染天花后的人,会自愈,并且再也不会被感染,这些天花自愈患者的疤痕上结痂就是著名的“人痘”,也可以称之为最早的“疫苗”。

病毒的形态多样,繁殖方式和感染方式也很很多,但是绝大多数病毒“平凡而隐秘”,植物、动物、真菌、细菌都有其对应的病毒,有些病毒专一寻找一种宿主,有些病毒不挑食,可以感染大多数宿主。有些病毒甚至休眠起来,只有在适合的条件下才会入侵宿主细胞。而即便入侵宿主,绝大多数情况下可以被宿主免疫系统清扫或者压制,我们常见的带状疱疹,就是由水痘患者痊愈之后潜伏在人体的病毒(水痘带状疱疹病毒)苏醒而引起,其诱发过程尚不清楚,但是与人体免疫力下降有关系。令女性闻之变色的宫颈癌,也主要是是由特定的人乳头瘤病毒长期感染形成的。

用于展示不同病的形状和结构

人类免疫系统

“鱼死网破”般的抵抗有胜有负

病毒可怕吗?

可怕,但是仅限于传播性致病病毒,绝大多数病悄无声息地存在,甚至被我们忽视,更多病毒只识别特定的宿主并且和宿主相安无事。传染性病毒,特别是人-人传播的烈性病毒,以及病毒感染后导致免疫系统紊乱而继发的细菌性感染,可能是人类历史上最大的生存威胁。非典时期的SARS、肆虐韩国的MERS和此次武汉的新型冠状病毒,都属于“近源物种”,类似于黑猩猩、猴子和狒狒之间的关系。这些冠状病毒最开始的宿主都不是人类,换句话说,他们在人体内都是“水土不服”,我们的免疫系统会和他们死磕到底,这些病毒在原始宿主和中间宿主身上都没有发生剧烈的反应,可和宿主“相安无事”;到了人体,引起人类免疫系统“鱼死网破”般的抵抗,所以才会有发热、呼吸窘迫、干咳等多种症状。病毒复制后,存在于体液中,特别是痰液和飞沫有较高剂量的病毒,继而发生人传人的现象。

对于个体感染了新型冠状病毒的治疗,医学上有完整的检测和救治方法。而对于一个群体的传染性感染,则是不同的概念。17年前的SARS,中国感染人数5000多例,死亡300余人,大多数死与病毒感染后的并发症,而且以体弱和有其它疾病的人居多。当时SARS传播全球,全球累计非典病例共8422例,涉及32个国家和地区;全球因非典死亡人数919人,病死率近11%。

武汉地处华中交通枢纽,水陆空交通发达,1100万人口的城市,叠加春节和流感季节,让这次的疫情显得错综复杂。

以科技为利器

武汉的不幸与幸运

流行病的防控和个体治疗是完全不同的概念和不同的措施。感染个体隔离是流行病防控的第一步,也是最重要的一步,很多人认为应该先救治个体,其实只有有效隔离、切断传播,才是控制感染扩的最直接手段。病原体的确认,很多人觉得我们的速度慢,但是即便放在未来10年看,在一个月内确认病原体、完成病原体分离、完成新型冠状病毒的基因测序、开发出检测试剂盒、确定病毒的传播方式,都是非常快速的。

要知道,在疫情发生初期,在毫无头绪的情况下,所有的参与的研究和救治的人员都是用自己的生命在保护生命。幸运的是,中科院病毒研究所就在武汉,华大基因等测序机构也在武汉有实验室,如果这样的疫病发生在科研和医疗水平落后的地区,相信会后果更严重。从这点来说,武汉也是幸运的,越来越多的省市开始启动隔离机制,暂时性限制人口流动,相信很快病原的传播就会被压制。

除了不幸死亡的患者,现阶段的携带者,已有陆续治愈的和自愈的案例。冠状病毒带来的肺部损伤和由此引发的其它疾病,特别是肺炎等问题,会是死亡的主要原因,特别对于体弱和有既往呼吸系统疾病的人更要注意。目前的流行病模型也好,理论推测也好,还无法给出具体会有多少人感染、多少死亡、疫情什么时候结束,不过有SARS和MERS的既往案例,学界和医疗界可以说是有备而战。病毒的传播需要一定的剂量,有效减少传染源、减少二次传染,会很快就扑灭疫情,这也就是为什么钟南山院士呼吁大家保护好自己,减少去人群密集的地方。

对个人而言,提高免疫力,减少和病原接触是最关键的。幸运的是我们是全球第二个可以同时生产13价肺炎球菌多糖结合疫苗和23价肺球菌多糖疫苗的国家,其中适合成年人的23价肺炎球菌疫苗已经在不少城市免费为老人接种了。这些肺炎疫苗虽不能直接抵抗新型冠状病毒,但是对于继发的肺部感染有很好的保护作用。

此外,科学应对,恐慌是无济于事的。我国是制造业大国,口罩会一时短缺,但是绝不会稀缺,除了确定有效的广谱抗病毒药物外,目前已经在筛选针对这种病毒的特效药物。互联网大数据和人工智能数据分析,可以让我们更容易追溯病原传播的路径;超级计算机和基因测序,让我们可能更好地设计出针对新型冠状病毒的靶点药物。冠状病毒的疫苗的开发,要远比肺炎疫苗简单得多,相信很快也会有相应的疫苗诞生。

新的检测技术,让人类发现了微生物的世界,它们远比我们古老,数量和种类也远比我们庞大,与其说它们寄生于我们,不如说是我们生活在它们的世界。以科技为工具,相信人类可以在它们的世界获得荣耀和尊重,这不是第一次和它们的接触与较量,也不会是最后一次,但是这一次,我们重视但不不慌乱,因为我们是有备而来!

再次感谢为阻击疫情奋战的科研人员、医护人员,以及为阻断疫情传播而“闭关”的大家!

新闻链接:https://mp.weixin.qq.com/s/KJqi-wT6YzRHooD0LCiikQ 


来源:科技日报    作者:董扬   责任编辑:管理员   发布时间:2020年02月20日