石正麗研究組正在進行樣本處理。中國科學院武漢病毒研究所供圖
2017-12-13 05:28 來源：中青在線 張渺
中法武漢病毒實驗室P4合作項目為何引發巨大爭議？ 分析測試百科網wiki版
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15株蝙蝠SARS樣冠狀病毒的基因序列信息，輸入生物信息學推導軟件，這些基因序列在某些區域近似，在某些區域又各不相同。
軟件開始運行，中國科學院武漢病毒研究所助理研究員胡犇，獨自坐在實驗室的電腦前等待。幾分鐘後，一連串高低起伏的線條出現在電腦屏幕上。
這些線條意味著，15株病毒中某幾株病毒的基因組序列，在經過了一系列的重新組合之後，與曾經造成“非典型性肺炎”疫情的SARS病毒，基因序列高度一致。
這15株病毒，全部來自中國雲南的一個蝙蝠洞。
看到結果的那一刻，胡犇很平靜。他和研究組，在對這些病毒進行基因組擴增，拿到測序結果之後，早已對目前的推導結果作出了推測。在之後的組會上，胡犇將軟件推導結果報告給研究組組長石正麗。
2017年11月30日，研究組關於SARS冠狀病毒起源推論的論文，在線發表在《公共科學圖書館-病原學》（PLOS Pathogens）上。12月1日，《自然》雜誌新聞專欄對這篇論文進行了報道。
“我們揭示了SARS冠狀病毒可能的重組起源。”胡犇對中國青年報·中青在線記者說。
蝙蝠是冠狀病毒的自然宿主，果子狸也沒有被冤枉
15年過去了，胡犇仍然記得2003年，他正在讀高三，武漢的夏天極熱，但人們出門時戴著厚厚的口罩。
“普通口罩用處不大，圖個心理安慰。”胡犇一邊回憶，一邊無奈地笑。
直到今天，“SARS”這個詞仍令經歷過的人談之驚心。
在北京市衛生和計劃生育委員會公共處處長姚鐵男的印象裡，當時SARS病毒簡直是“來無影去無蹤”的存在。
它在2002年冬天悄然出現，在2003年春天爆發，“傳染性強、傳播快、死亡率高”。隨著感染者的流動，它蔓延到全國各地乃至世界各地，中國內地有24個省(區、市)報告了SARS病例。
有史以來第一次，世界衛生組織發佈了全球旅行建議，讓人們謹慎出行。這種疾病被定名為嚴重急性呼吸綜合徵(Severe Acute Respiratory Syndrome)，簡稱SARS。疫情持續了8個月，席捲26個國家，感染8096人，死亡774人。其中，中國報告病例7429例，死亡685例。此後，SARS幾乎消失了，再也沒有出現大的疫情爆發。
“一開始我們不知道病原體到底是什麼。”胡犇說。
SARS樣冠狀病毒的自然宿主菊頭蝠。廣東省昆蟲研究所張禮標研究員供圖
實驗室裡，科學家忙碌起來。很快，一種病毒從病人體內被分離出來。它看起來像一頂王冠，表面有許多排列規則的突起。在經過基因測序後，研究者發現，這是一種“我們從未認識的、全新的冠狀病毒”。它是從哪兒來的？果子狸成為首要“疑兇”。
在野味消費大省廣東，初始病例包括處理過野味的廚師、野生動物市場商販等。“非典”疫情爆發之前，他們經常接觸果子狸。
很快，研究人員從野生動物市場上的果子狸體內，檢測到了SARS冠狀病毒，“與人群中流行的 SARS 病毒全基因組序列的一致性達到99.8%，兩者高度相關”。研究者確認，果子狸的確是將SARS病毒傳播給人類的直接源頭。
“但是，直接源頭並不等於根本源頭。”胡犇向中國青年報·中青在線記者解釋，想要找到一種病毒的根本源頭，最重要的，是要找到它的自然宿主。
根據胡犇的說法，病毒也是生物，它們目的並不是殺死所有宿主，而是“生存”。有一些宿主，能夠在體內長期攜帶某一類病毒，卻不會因此生病甚至死亡，而是與病毒和諧共存，在整個種群當中，同類病毒存在一定的自然感染率。這樣的宿主，在生物學上被稱為自然宿主，它們就像病毒的“蓄水池”。
一系列動物實驗證明，對人類致命的SARS冠狀病毒，同樣能夠讓果子狸生病。另一方面，針對野生果子狸和養殖果子狸的大範圍流行病學調查結果也顯示，它們都沒有感染SARS病毒。果子狸僅僅是中間宿主。
2004年，中國科學院武漢病毒研究所的研究員石正麗和當時還在中科院動物所工作的張樹義研究員，踏上了追蹤SARS冠狀病毒源頭的征程。90年代，曾有兩種人獸共患的病毒傳染病，分別在在澳大利亞和東南亞爆發，根本源頭都來自同一種動物——蝙蝠。
“一種是從蝙蝠身上先傳播到豬，再傳染給人。另一種中間宿主是馬。這向追蹤SARS病毒溯源的研究團隊提出了一個可能性，SARS的源頭會不會也是蝙蝠。”胡犇說。
對研究病毒的學者來說，蝙蝠的地位特殊。
它們的學名是翼手目，在哺乳動物中，是僅次於齧齒類動物的第二大類群，其種類佔哺乳動物物種數的20%，在全世界分佈範圍廣泛。菊頭蝠是中國常見的蝙蝠種類之一，食蟲，平均壽命25年。
蝙蝠也是許多病毒的自然宿主，包括埃博拉病毒、馬爾堡病毒，狂犬病毒、亨德拉病毒、尼帕病毒等。由於蝙蝠具有特殊的免疫系統，攜帶病毒卻極少出現病症。在漫長的進化歷程中，蝙蝠成了上百種病毒的自然宿主。
研究人員開始在蝙蝠的種群當中，對SARS冠狀病毒進行溯源。石正麗和張樹義研究員帶領聯合研究團隊，在廣東、廣西、湖北和天津等地，採集了408只蝙蝠的肛拭子、咽拭子和血液樣品。
電子顯微鏡下的SARS冠狀病毒粒子。中國科學院武漢病毒研究所楊興婁博士供圖
在實驗室裡，研究人員對這些樣品進行了抗體與核酸檢測。他們在菊頭蝠種群中檢測到了SARS冠狀病毒抗體。不同地區的菊頭蝠中，都檢測到了“遺傳多樣的、與SARS病毒相類似的冠狀病毒核酸”。樣品中還有一株蝙蝠冠狀病毒，全長基因組測序證明，它與能夠感染人和果子狸的SARS冠狀病毒，基因組序列相似度達到92%。
2005年，這項發現刊載於《科學》雜誌。“蝙蝠是與SARS冠狀病毒相關的一類冠狀病毒的自然宿主，這些病毒被稱為SARS樣冠狀病毒，導致SARS爆發的病毒，也是這個冠狀病毒家族的成員之一。”論文中寫道。
“果子狸是人感染SARS病毒的直接來源，作為中間宿主，並不是被冤枉的。事實也證明，清除野生動物市場上的果子狸，確實起到了遏制疫情的作用。但說到根本源頭，作為自然宿主的蝙蝠，可能性更大。石老師的這篇論文，是我們在SARS冠狀病毒溯源研究中的第一個里程碑。”胡犇說。
第一株蝙蝠SARS樣冠狀病毒的活病毒分離出來了
確認蝙蝠是SARS樣冠狀病毒的自然宿主，溯源的征程，只是剛剛開始。
儘管基因組結構相似，但在一段關鍵的基因上，研究組當時發現的蝙蝠SARS樣冠狀病毒，與感染人和果子狸的SARS病毒，相差非常大。這段關鍵基因名為刺突蛋白基因，又叫“S基因”。
“冠狀病毒的S蛋白負責病毒與細胞表面的受體結合，受體結合之後，病毒才能入侵細胞，建立感染。病毒與受體的結合具有特異性，S基因不同，病毒的受體就可能不一樣。這就像什麼鑰匙配什麼鎖，如果找不到可以利用的受體，病毒是無法感染細胞的。所以說，S基因對冠狀病毒可以感染哪些細胞、感染什麼宿主、致病性如何都具有重要的決定作用。”胡犇說，“S基因差別太大，這些SARS樣冠狀病毒很可能不能像SARS病毒那樣感染人或者果子狸。”
除了S基因，還有幾個附屬基因，也並不完全一致。這說明，之前發現的病毒，與SARS病毒的直接祖先存在不小的差距，無法確認造成非典疫情的病毒源頭就一定是蝙蝠。
為了找到更多證據，研究團隊在中國西南、華南、華北、華中的荒郊野嶺上繼續研究征程，最遠到過西藏墨脫、雲南西雙版納。組員羅東昇近兩年剛加入採樣團隊，他回憶，有一次他一下午爬了好幾個山頭，鑽了7個蝙蝠洞。遇到洞口很低的，不得不匍匐前進。
有時候，蝙蝠洞就在不遠處的山頭上，直線距離不過幾十米，走過去卻要花幾小時。路上荊棘叢生，需要用刀或鋤頭劈出一條路。
更多時候，羅東昇會趴在汽車副駕窗邊，舉起望遠鏡對著窗外。汽車在山路上行駛，他需要判斷哪些地方可能有蝙蝠洞。
石正麗研究組在野外作業。中國科學院武漢病毒研究所供圖
作為課題組長，石正麗時常帶隊爬山鑽洞。採樣工作通常是4人一組。組員戴著N95口罩、手套和頭燈，穿著外套，傍晚時在蝙蝠洞口支起捕鳥網。夜裡，他們從捕鳥網上取下落網的蝙蝠，在野外臨時搭起的工作臺上，連夜進行肛拭子取樣。他們捉住蝙蝠，用浸過生理鹽水的棉籤拭子，插入蝙蝠肛門拭取樣品。
提取肛拭子之後，蝙蝠會被放走。“石老師一直堅持無侵害取樣，儘量不剖殺蝙蝠，採樣時也儘量減少對蝙蝠的身體傷害。”羅東昇說。有些蝙蝠種群數量很少，破壞性的採樣很有可能對整個種群造成毀滅性打擊。蝙蝠在維護生態平衡中發揮重要作用，捕殺大量蝙蝠，將對生態系統造成重大損失。
儘管戴著手套，人被蝙蝠咬傷的風險依然存在。研究組成員範毅比畫了一下蝙蝠牙齒的長度，前不久，他的食指就被一隻蝙蝠咬傷。
“在野外採樣之前，我們都會提前注射狂犬病疫苗。在蝙蝠攜帶的病毒當中，這是最危險的。”範毅說。
直到2011年，在雲南的一個蝙蝠洞裡，研究組終於找到了自己一直在尋找的線索。
“從這個洞裡的樣品中，我們第一次檢測到了和SARS病毒更相近的SARS樣冠狀病毒S基因。雖然其他的基因片段並不完全一樣，但比起其他的採樣地點，雲南的這個洞，更值得我們關注。”從這一年開始，雲南的這個蝙蝠洞被定為長期採樣地點。
一直到2015年10月，每年的春秋兩季，石正麗研究團隊都會到那裡去。
“春天是蝙蝠的繁殖季節，秋天則是冠狀病毒檢測出陽性率最高的季節。”胡犇解釋。
這個洞穴的溫度大約在22℃到25°C之間，溼度在85%到90%左右。這裡棲息著一個數量龐大的菊頭蝠種群。在整個雲南，類似的蝙蝠洞其實並不罕見。
黃昏時，研究團隊會在洞裡的地面鋪上一塊布，第二天早上收走採集了一夜的新鮮蝙蝠糞便。每粒糞便樣本大約1克重，被放在1毫升的收集溶液裡，帶回實驗室，儲存在零下80°C的冷凍箱裡。在實驗室裡，樣品中的病毒RNA被提取出來。
2013年，中科院武漢病毒研究所實驗室，從糞便樣品中，分離出第一株蝙蝠 SARS 樣冠狀病毒的活病毒，它被命名為WIV1(WIV是武漢病毒研究所的英文簡稱)。它比之前發現的任何一株蝙蝠SARS樣冠狀病毒都更接近SARS冠狀病毒，正是那段相近的S基因，讓這株蝙蝠SARS樣冠狀病毒能夠使用和SARS病毒相同的受體，並能夠感染人的細胞。這項成果刊載於2013年11月的《自然》雜誌。
第二個里程碑立起來了。
SARS病毒起源問題，終於可以被回答了
成功分離出WIV1，讓全球科學家對SARS病毒起源的分歧、爭論，變得“趨於一致”。這場已經持續多年的追捕，目標漸漸清晰——SARS冠狀病毒起源於菊頭蝠。
“但是，我們在雲南這個採樣點的蝙蝠當中，還沒有找到SARS病毒最直接的祖先株。也就是說，在所有的基因上，都和SARS病毒高度相似的一株蝙蝠病毒，我們並沒有找到。”按照胡犇的說法，當時的整個證據鏈上，還有一個信息缺口沒填上。
對雲南這處蝙蝠洞的採樣工作，持續了5年，共10次採集，收集到64份蝙蝠糞便粒和肛拭子樣品。研究組從這些樣品中，陸續分離出3株活病毒，得到了共計15株蝙蝠SARS樣冠狀病毒的全長基因組序列。
與造成非典疫情的SARS病毒相比，這15株病毒有的S基因高度同源，個別附屬基因不同，有的附屬基因高度相似，卻在S基因上差異明顯。
儘管沒有一株病毒與SARS病毒完全相同，研究組卻發現，在這15株病毒當中，包含了SARS病毒所有的基因組組分。
“我們考慮到一個可能性——這個蝙蝠種群攜帶的不同的病毒之間出現了基因重組，產生了SARS病毒。”胡犇說。
2016年2月的一天，針對15株蝙蝠SARS樣冠狀病毒基因信息的基因重組推導在計算機中開始進行。最終結果證實了研究組的推測。
“雲南的這個蝙蝠洞，就像一個SARS樣冠狀病毒基因庫。不管是S基因、附屬基因還是非結構蛋白基因，SARS病毒的全部基因組組分，都可以在這個天然基因庫中找到。”胡犇告訴中國青年報·中青在線記者，“我們在這些蝙蝠SARS樣病毒的基因組上多個位點發現了頻繁重組的證據，通過進一步分析，我們推測，造成當年疫情的SARS冠狀病毒的直接祖先可能通過這些蝙蝠SARS樣冠狀病毒的祖先株之間發生的一連串的重組事件而產生。”
SARS病毒起源尚存的問題，終於可以被回答了。
研究組提出了猜想：15年前，SARS冠狀病毒的第一個祖先株，在雲南或者西南地區的某個蝙蝠種群中出現了。在偶然的情況下，病毒感染了野生果子狸，帶病的果子狸被人類被捕捉。也有可能，是攜帶病毒的蝙蝠接觸了當地的果子狸養殖場。當果子狸抵達廣東的野生動物市場後，病毒在其體內發生了快速進化，以SARS病毒的最終樣態登上人類餐桌。
然而，一切都只是推測，15年前的那個過程，不可能被還原了。
“這項發現告誡我們，須減少對蝙蝠等野生動物棲息地的侵擾、杜絕野生動物市場交易，這對於防止新發傳染病的發生至關重要。” 香港大學微生物學家袁國勇教授對這項研究發表評論稱。
“蝙蝠攜帶的SARS樣冠狀病毒需要引起我們的重視，但是也無需過度緊張。只要我們和自然棲息地的蝙蝠保持一定的距離，病毒從蝙蝠溢出的可能性很小。”胡犇說，“另外需要指出的是中間宿主，也就是和人類接觸機會更多的這些動物，在病毒從自然宿主到人的這個傳播鏈中往往扮演著關鍵角色。所以說，不光是和蝙蝠保持距離，還需要停止消費果子狸等野生動物，將疾病暴發風險降至最低。”
胡犇把病毒監測與病毒發現工作稱為“病毒研究的上游”，能為“下游”的防治工作、診斷方法與疫苗研發以及其它基礎研究奠定基礎。這項研究意味著，類似SARS的新發冠狀病毒病，仍然存在著爆發的風險，為相關疾病的預防提供了依據。
“這回發現的完整的SARS樣冠狀病毒基因庫，可以讓疾控專家用軟件提前模擬出還沒有出現過、很可能出現的、能夠感染人類的病毒，我們可以提前研究疫苗，研究對策。”中國科學院院士、中國疾病預防控制中心主任高福對中國青年報·中青在線記者說。
他將SARS疫情之後的中國疾控工作，稱為“砥礪前行”，“發生MERS（中東呼吸綜合徵冠狀病毒）疫情的時候，我們就不像2003年時那樣了，很快把MERS控制住了。”
2003年5月9日，《中華人民共和國國務院令（第376號）——突發公共衛生事件應急條例》發佈，要求建立突發事件應急報告制度，在“發生或可能發生傳染病爆發、流行”，以及“發現不明原因的群體性疾病”等情況後，各級政府要在接到報告1小時之內，向國務院衛生行政主管部門報告。
2005年，國家投入116億元，建立以疾病預防控制機構為中心的疾病防控體系，作為解決突發公共衛生事件的應急系統。
“非典”之後，北京市各級疾控部門都開始針對突發公共衛生事件進行培訓和演練。北京市衛計委疾控部門建立了一套24小時不間斷運轉的傳染病監測網絡。2012年，北京市投入1.75億元，為市區兩級疾控機構配備儀器裝備。
在高福看來，一流的疾控，需要一流的科研成果來支撐，體現在與疾控有關的基礎研究和應用研究上。
提到石正麗，他開了個玩笑：“我們都叫她Bat Woman，蝙蝠女俠。”
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