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人类与禽流感的抗争
来源:中国科学报      作者:徐冰 胡洛佳      2014年10月27日        关键词:禽流感,传染病,流行病控制
摘要:面对可怕的病毒在全球肆虐,人们痛失家人却束手无策,绝望之中笼罩着一种世界末日的悲凉之感。看完这部影片后,我们不禁会想,现实生活中如果真的出现如此可怕的病毒,人类将何去何从?
正文

2011年,由凯特·温丝莱特参演的好莱坞科幻大片《传染病》轰动一时。影片中,一种靠空气就能传播的致命病毒,在全球迅速蔓延,病例在香港、东京、芝加哥、纽约、伦敦、巴黎等地相继出现,死亡人数从2人、4人、16人发展到成百上千上亿人。面对可怕的病毒在全球肆虐,人们痛失家人却束手无策,绝望之中笼罩着一种世界末日的悲凉之感。看完这部影片后,我们不禁会想,现实生活中如果真的出现如此可怕的病毒,人类将何去何从?

“香港一死鸟测出H5N1高致病性禽流感病毒”“北京确诊一例人感染H5N1高致病性禽流感案例”“巴基斯坦新发现H5N1型高致病性禽流感疫情”“韩国再现H5N1高致病性禽流感”“缅甸暴发H5N1型高致病性禽流感”“德国发现H5N1型高致病性禽流感”。这些不是《传染病》中的台词,而是过去10年来世界各地报刊的报道标题。

2003年底以来,H5N1禽流感病毒在全球范围内暴发,它的高致死率和可能导致的大流行风险引起了国际科学界的广泛关注。最新数据显示,到目前为止,中国境内H5N1高致病性禽流感确诊病例45例,死亡30人,死亡率为67%;老挝确诊病例2例,死亡2人,死亡率为100%;越南确诊病例125例,死亡62人,死亡率为49.6%;柬埔寨确诊病例47例,死亡33人,死亡率为70.2%;其他地区如泰国、巴基斯坦、伊朗、尼日利亚、土耳其、加拿大等国家均受到H5N1禽流感病毒不同程度的影响,平均死亡率高达67.2%。

2010年至今,由清华大学作为第一承担单位、清华大学徐冰教授担任首席科学家的国家重点基础研究计划(“973”计划)项目“利用遗传地理时空传播模型预测H5N1禽流感病毒的传播及控制策略研究”(2010CB530300)开展了一系列研究工作,并在高通量禽流感病毒测序和分析流程、禽流感病毒传播及防控策略研究上取得了重大突破。

会飞的禽流感病毒

禽流感病毒似乎会飞,足迹遍布全球。因为野生鸟类是禽流感病毒的主要宿主之一。当前科学家已经发现带有高致病性禽流感病毒的野生鸟类有数十种,其中以雁鸭类最多,还有鹤鹳类、鸥类、鹭类等。禽流感病毒就像一个旅客,搭载着天然的“飞机”,在“飞机”经停的每一站都留下“到此一游”的标记。

鸟类在迁徙过程中的“经停站”分别为繁殖地、停留地、越冬地。在这里,寄生在鸟类体内的禽流感病毒主要有三种传播过程:1)候鸟、留鸟之间的传播,主要在候鸟繁殖地;2)候鸟、留鸟、家禽之间的传播,这种情况在繁殖地、停留地、越冬地均可以发生;3)家禽之间的传播,这种情况是一种人为贸易过程,主要发生在养殖场、集贸市场、运输车辆。其中,在停留站的高密度家禽养殖会导致禽流感病毒加速升级,进而传播到野生鸟类,导致高致病性禽流感暴发。

禽流感病毒从哪里来,又要飞到哪里去呢?

地图是人类认识世界的开始,人们从地图上可以清晰地看到山的走势、河的流向以及H5N1禽流感病毒2.2分支的传播路径。

从图1中,可以看到H5N1禽流感病毒2.2分支在全球范围内存在4条主要的传播途径:第一条由俄罗斯向西传经过罗马尼亚、波兰、德国,传至英国,向南传经过尼日利亚传入苏丹等非洲国家;第二条由中东国家科威特向西北方向经过意大利传播至法国、英国和波兰,向东经过印度传播至孟加拉;第三条由印度经过伊朗、俄罗斯、意大利、波兰,传播至德国;第四条由蒙古向东南方向经过韩国传播到日本,向西南方向经过俄罗斯,中国青海传至印度。

禽流感病毒在中国从东向西传播,这条传播路径连接青藏地区与中国东部,并且与东亚澳大利亚鸟类迁徙路线在安徽、湖南、湖北及江西省交会,提供了不同病毒交换与重组的平台。在鸟类迁徙过程中,被感染的野鸟可能将重组后的病毒传播到更广大的地区。

解密禽流感病毒

禽流感病毒的基因组携带了病毒全部的遗传信息,它的基因编码是病毒基因组黑匣子的密码。我们只有破解密码才能了解其中隐藏的秘密。

目前,科学家已研究出测试基因编码序列最快速、准确的方法——高通量基因测序法。整个测序过程类似于人类大脑的一个反应过程。如当一个人看到了梅子,他会在大脑的记忆库中迅速搜寻有关梅子的信息,梅子的形状、颜色、味道等,判断梅子是否可以吃。高通量测序方法是将待测的病毒序列与已经建好的病毒基因库对照,进行测序反应,将测得的数据进行分析,从而获得禽流感病毒的基因序列。示意图如图2。

高通量测序方法之所以能快速检测的奥秘在于,它采用多个芯片,相当于人类用多个大脑同时读取病毒序列进行测序。而高通测序方法中对测试数据的分析并不像图2展示的大脑反应过程那么简单,而是要分析病毒的类别、亚型、核苷酸序列以及序列各点碱基杂合情况。

现在改进的高通量禽流感测序分析方法能够在五天内获得禽流感病毒的全基因组序列及位点变异信息,为解密禽流感病毒及病毒的防治工作提供了强大的技术支撑。

让禽流感病毒不再飞

如何有效切断禽流感传播途径,将它困于一角,不再传播,是公众和科学家一直关注的问题。

禽流感病毒主要有三条传播途径:候鸟迁徙、家禽养殖和禽产品交易运输。

候鸟迁徙及逗留点习性对于禽流感暴发的空间特征分布具有重要的影响。科学家经过广泛而深入的调查研究,提出以下防控策略:3月份和12月份,斑头雁和赤麻鸭开始迁徙,防控重点集中在越冬地,即西藏南部、印度南部、缅甸地区以及青海湖湿地周边;4、5月份,西藏和青海都属于高风险区,政府应对两省湿地周边、家禽养殖厂以及后院养殖加强防控,防止禽流感的暴发与传播;9、10月份的高风险区则比较集中,呈现斑点状分布,应对青海、蒙古及西藏东部的湿地区域进行防控。

家禽养殖中的后院养殖方式逐渐成为公众健康的一种潜在威胁。通过对典型地区后院养殖方式的调查研究得出将鸡和鸭分开饲养,减少养殖户之间家禽的接触,加强对家禽的定期免疫,对农户生活用水及环境严格消毒等防控策略。

活禽运输是当今人类社会中禽流感传播的重要途径。禽流感经活禽运输,以商业化方式,随家禽进入农贸市场。在集贸市场的放大作用下,迅速感染其它禽类,使家禽的带毒率成倍增加。然后由当地居民将活禽购买并带回家养殖,从而感染自己养殖的后院家禽或是邻居的家禽,最后以家禽生病死亡或是宰杀而结束传播。因此,加强野生鸟类、活禽运输的监控是阻断禽流感传播的有效措施。

随着科学的进步,人类对禽流感病毒的认识越来越深刻,对抗病毒的本领也越来越强。高致病性、高传染性病毒肆虐全球,给人类带来灭顶之灾只会出现在像《传染病》一样的科幻电影中。人类最终是这场人与病毒抗争中的胜利者。

(徐冰 清华大学环境学院教授、北京师范大学全球变化与地球科学研究院兼职教授;胡洛佳系北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院博士生)

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