病毒和人類,始終在共同進化

2021-01-09 手機鳳凰網

什麼是大流行病(pandemic)?不同於 endemic(影響範圍相對有限的、長期的疾病,如 HIV),和 epidemic(短暫爆發的疾病,如流感),大流行病指的是甚至可能波及全球的爆發性疾病。

比如,已被消滅的天花,自 19 世紀以來奪走了 3 億人的生命。還有西班牙流感,1918 年爆發,兩年間就將世界 5% 人口置於死地。

北京時間 1 月 31 日凌晨,世界衛生組織(WHO)將新型冠狀病毒肺炎(2019-nCoV)列為國際突發公共衛生事件(PHEIC),這意味著疫情已經對其他國家構成公共衛生風險,WHO 將採取協調一致的國際應對措施。這是 WHO 有史以來拉響的第六次最高級別警報。在此之前,2009 年的甲型 H1N1 流感、2014 年的脊髓灰質炎疫情、2014 年的伊波拉疫情、2016 年的寨卡疫情和自 2018 年開始的剛果(金)伊波拉疫情,都曾被列為 PHEIC。

20 世紀以來,人類逐漸看清致使這些重疾的病毒,研發疫苗與之對抗。而另一方面,病毒也在與人類的高頻次鬥爭中不斷強化、變異。人類高度密集的群居,和越來越頻繁的交流和遷移,也為流行病病毒播散得更遠。而病毒和將至的下一場大流行,又不斷促進著公共衛生繼續完善。病毒和人類,始終在共同進化。

看見病毒

病毒比槍炮更殘酷。

發生在一戰末尾的西班牙流感,在短短兩年裡橫掃全球,奪去了全世界 5000 萬到 1 億人的生命,佔當時世界人口的 5%。這個數字,超過了兩次世界大戰死亡人數的總和。

1918 年 2 月末,美國斯薩斯州哈斯克爾縣的幾位年輕人前往軍營,在此之前,他們的家鄉已有人感染流感。短短三周內,軍營內患流感病的士兵已達 1100 人,但一戰正酣,軍方無心顧及。緊接著,感染者們便隨軍隊奔赴前線,流感侵入英國、德國、西班牙等地。這一波流感和平常的流感幾無差別,致死率極低,但蟄伏其後的第二波流感卻換上了兇殘的面目。

9 月,3000 名安然無恙的士兵乘美軍火車,從伊利諾州開往喬治亞州,火車剛一到站,超過三分之二的人被傳染,300 餘人死亡。火車變成了一列移動的棺材。據軍醫記錄,患者面部在幾個小時內變成了黑紫色,「以至於分不清到底是白人還是黑人」。10 月,就有 20 萬美國人因流感而喪生,當年美國人的平均壽命也因此比平常減少了 12 年。在北極地區一些因紐特人村落,這場大流感屠滅了幾乎整村人口。最終,這場惡疾在 1920 年神秘地消失了。

1918 年,美國堪薩斯州賴利堡的軍營醫院,病房被患西班牙流行性感冒的軍人塞滿|維基百科

病原體是什麼?1918 年,以美國科學院主席 William Henry Welch 為代表的科學家們認為,軍營裡的流感是由「流感桿菌」引發。他們因此製備了流感和肺炎疫苗,結果被軍方證明無效。大流感也就成了一樁懸案。

直至 20 世紀 30 年代,科學家們藉助電子顯微鏡看見病毒,才得知流感並非細菌導致,而是流感病毒。1997 年,流感爆發的八十年後,病原體被確定為甲型 H1N1 病毒。

病毒的結構非常簡單:一個蛋白質外殼,內裝有 DNA 或 RNA。它和細菌不同,是一種不需要新陳代謝,僅具備複製功能的生命形式。病毒將自己的基因注入宿主的細胞,把它變成完成自我複製的「代工廠」。接著,病毒繼續發展傳播途徑,借著宿主咳嗽、噴嚏或體液接觸等方式,尋找新的宿主。

但流感病毒在複製基因時容易「出錯」,繼而導致大量的基因變異,而部分變異會增強病毒的感染能力。1918 年大流感,美國歷史學家約翰·巴裡認為,「第二波流感來襲時,許多第一波流感患者顯示出了顯著抵抗力,這證明第二波病毒由第一波病毒演變而來。」

病毒的毒力擊潰了人體免疫,就會產生感染。人類有皮膚、細胞防禦、炎症等第一道防線,但病毒同樣懂得進化。比如,患者通過排出痰液抵禦被截留的微生物,但流感病毒仍能藉助表面的一些分子牢牢粘附在黏膜上皮。人體也會識別特定的病原體,形成抗體,針對有過「前科」的病原體進行經強化的免疫應答。疫苗接種所激起的就是一種獲得性的免疫應答,注射用經改造的病毒等製成的生物製劑,讓免疫系統提前囤積彈藥。

兩支疫苗

西班牙流感期間,面對不可捉摸的病毒的肆虐,人們一方面寄希望於神明,祈禱流感早日終結。另一方面,他們也開始意識到衛生系統建設的不完善。自那時起,人們逐漸意識到公共衛生組織需要標準化。比如,城市、農村和鐵路衛生系統開始統一制定對水、牛奶和汙水處理的標準,州政府統一收集疾病發病報告等。另外,許多永久性的公共衛生機構在大流感中也得到確立和保留。1918 年 10 月,美國國會還通過了為衛生局建立後備力量的法案。到了 1935 年羅斯福新政,《社會保障法》正式實施。

說到病毒「教訓」社會衛生,非典型肺炎(SARS)也發出了警示。SARS 由冠狀病毒的其中一個變種引起,主要通過近距離飛沫及密切接觸傳播,自 2002 年末在廣東、北京和香港爆發,隨後在全球擴散,超過 8000 人染病,近 800 人死亡。患者大多發熱、乏力、乾咳等,重症者甚至會呼吸衰竭、休克。

這場在 2003 年 9 月 2 日才結束的「戰疫」,讓中國持續加大對公共衛生的投入,並在 2004 年初開始建設疫情信息網絡直報系統。十幾年來,這個系統已成為全球最大的突發急性傳染病預警、監測、實驗研究體系,使得突發公共衛生事件信息平均報告時間從原來的 5 天縮短到 4 小時內。

2005 年,世界衛生大會對《國際衛生條例》進行了大規模修訂|維基百科

SARS 還直接推動了 WHO 在 2005 年的重大改革。那一年,世界衛生大會對《國際衛生條例》進行了大規模修訂。這部新國際法明確 WHO 可以採納非官方渠道信息員,根據流行病學原則進行評估,後就此與當事國交涉,要求「不論其起因和來源是什麼」,成員國有義務直報任何會引起國際關注的公共衛生突發事件,還明確要求各國應當建立應急體系。另外,成員國必須各派一個代表組成專家組,任命「突發事件委員會」,這個委員會將對是否構成 PHEIC 進行表態,並提出臨時性建議。

以 2009 年的甲型 H1N1 流感為例,WHO 宣布這起流行病事件已經構成 PHEIC,隨即開始協調在世界範圍內的診療設備和抗病毒藥物調配,呼籲各國和企業捐贈疫苗,並為 95 個欠發達國家提供了兩億劑疫苗。

病毒們留下的教訓,讓人類慢慢意識到公共衛生標準化,疾病監控體系,和能夠形成合力的中央權力部門的重要性。這就像是,社會給自己打上了「疫苗」。

為病毒開路

但人類的未雨綢繆,更像是在贖罪。

科學家們最終在雲南的蝙蝠身上發現了 SARS 病毒,確定病毒宿主即是蝙蝠。但 SARS 卻是在廣東首先爆發,原因是蝙蝠將病毒傳染給了果子狸,受感染的果子狸被販賣到了廣東。病毒繼續在市場中的果子狸中傳播、變異,最後產生了一個傳播性極強的病毒,感染給了人類。

幾年後,又一起「人畜共患病」發生。2012 年,中東呼吸症候群(MERS)在中東大型爆發,2015 年又在韓國小範圍蔓延。MERS 由與 SARS 病毒極其相似的冠狀病毒引發,但致死率大約是 SARS 的三倍。最終,科學家們發現了 MERS 病毒的傳播鏈:駱駝是中東地區的人賴以生存的一種動物,它們被蝙蝠傳染,攜帶著病毒,病毒又通過駱駝鼻子分泌物不斷釋放出來。由此科學家們猜測,由於北非到中東的駱駝貿易頻繁開展,病毒借駱駝,躍上人身。

不過,病毒在物種間跳轉、寄宿是有一定條件的。病毒的外殼上有一些受體結合蛋白,就像是一把把「鑰匙」,但卻只能解開特定的鎖。不巧的是,鳥類消化道細胞的受體和人類呼吸道細胞表面的受體非常相似,於是某些禽流感病毒便會流竄到人間。

2009 年,義大利一所醫院的醫務人員對採集的樣本進行化驗分析,以判斷患者是否感染甲型 H1N1 流感病毒|視覺中國

2009 年的甲型 H1N1 流感也是如此。禽流感感染了豬,豬流感又從豬跳到了人身上,2009 年爆發的豬流感(pH1N1),從墨西哥開始,短短數月內擴散到全球 208 個國家,累計導致 1.8 萬人死亡。對於這種全新的病毒,人類沒有經驗,憂心忡忡,畢竟沒有先天性免疫力和對抗它的疫苗。

某種程度上,人類集中化的養殖和頻繁的貿易流動,為病毒的進化開了路。

病毒總能看見我們的弱點

1976 年甫一登場,伊波拉病毒就讓人們見證了它恐怖的殺傷力。在剛果(金)一個偏遠地區,人們因感染開始發燒並嘔吐。一些病人的口鼻流血不止,甚至雙眼也在出血。美劇《血疫》影像化了這些場景,村民告訴前來的科學家:「森林在流血。」

伊波拉病毒|維基百科

伊波拉就像是幽靈,悄然來訪,後銷聲匿跡,又悄無聲息地捲土重來。自 1976 年以來,伊波拉爆發了 28 次。其中,要數 2014 年的西非疫情最殘酷,西非多國總共 11325 人因此死亡。2019 年 4 月,剛果(金)疫情再次爆發,被 WHO 宣布構成 PHEIC。

在致死率方面,伊波拉的最高紀錄是 90%。但病毒在傳播途徑方面,卻相對「溫和」。它不容易傳播,只通過體液接觸傳播。另外,感染者顯示症狀之後才會傳染,只要人們能在病患把疾病傳播給他人之前發現,並隔離他們,就算是中止了疫情的進一步蔓延。

但病毒卻似乎總能找到全球傳染病防控的最薄弱環節,並發起攻擊。

劍橋大學的科學家 Derek Smith 認為,伊波拉在 2014 年能感染上萬人,是因為醫療體系不健全,而且一開始人們也不知道如何阻止它傳播。在富裕國家,伊波拉不太可能會失控。落後地區的醫療體系成了短板。

在《大西洋月刊》上的一篇文章中,作者 Sonia Shan 探討了「城市如何塑造流行病」,她提到 2014 年的伊波拉疫情之所以那麼嚴重,與非洲城市貧民窟的增多有很大的關係。在此之前,疫情從未在人口超過幾十萬人的城鎮裡爆發。但後來,疫情擴散到了西非,襲擊了三個首都城市。這三個城市總人口超過 300 萬人,同樣擁擠不堪、雜亂無章,病毒在貧民窟之間肆虐流行,變得更加致命。

消滅敵人

在和病毒對抗的過程中,人類打過勝仗。1980 年,WHO 正式宣布根除天花,此後出生的孩子不用再打疫苗。人類有了下一個目標——脊髓灰質炎(Polio),也稱小兒麻痺症。1988 年,世界衛生大會提出要在 2000 年徹底消滅 Polio 病毒。他們之所以那麼有信心,是因為 Polio 病毒和天花病毒一樣,沒有動物作為中間宿主,只能在人體內存活,也沒有 HIV 病毒那樣有很高的複製率和突變率。另外,這種病毒還只能通過糞便傳播。

1953 年,索爾克博士製成小兒麻痺症免疫新疫苗|視覺中國

對西方來說,小兒麻痺症已經是遙遠的歷史。早在 1955 年,口服疫苗就已問世,但在 30 年後全球仍有 35 萬病例。一方面,是因為疫苗覆蓋不到那些偏遠的地區;另一方面,因為宗教和觀念的摩擦,不少地區認為這是西方想要殘害他們的孩子而拒絕疫苗。

1988 年,WHO 聯合美國疾控中心(CDC)等多方組織啟動「全球小兒麻痺症根除計劃」,開始納入更多的社會力量,以消滅 Polio。2007 年,比爾·蓋茨創辦的蓋茨基金會加入此計劃,至 2018 年已捐獻 30 億美元,佔計劃預算的 30%。

為達到零發病率,比爾·蓋茨一次次走訪地方領袖,消除他們的「疫苗猶豫」,再通過基金會加大疫苗投放的範圍。即便如此,情況甚至在繼續惡化,2008 年,奈及利亞的病例數量翻了近 3 倍。為此,蓋茨讓團隊利用高清衛星圖像和計算機算法,為奈及利亞重繪了一幅精確的地圖,以此為據再統計每個細分區域的發病率。經調查,蓋茨發現奈及利亞的地圖居然自是 1945 年就沒更新過的版本,很多病例因此遺漏。就這樣,全球新增病例銳減至兩位數。

「很大程度上是人類運氣好」

據疾病建模研究所(IDM)的研究,以西班牙流感為模型,疫情如果發生在現在,可能在六個月內將導致全球多達 3300 萬人死亡。根據世界銀行的估算,如果我們有流感的疫情暴發,全球經濟會損失三萬多億美元。

另外,生態學家 Peter Daszak 表示,「在估測的共 160 萬種野外未知病毒中,我們目前只知道約 3000 種,還不到 0.1%。」,「(SARS 消失)並不是一個我們成功了的故事,我覺得很大程度上是人類運氣好。」

那麼,研發和應急系統的前置就非常必要。蓋茨在 TED 上描述過這一套抵禦病毒的反應系統,它應該具備即便在落後地區也足夠發達的衛生系統,有訓練有素的後備的醫療部隊,有在疫苗和病理學上的持續研發等。雖然無法預估這一切究竟需要多少預算,但是蓋茨確信這種看不到底的投入,跟損失比起來,還是要更加便宜。

2017 年,流行病預防創新聯盟(CEPI)建立,募集到了 7.5 億美元,研發不需要使用蛋白質的疫苗。傳統的疫苗是注射病毒的蛋白分子,生產這些蛋白質的過程漫長且耗資巨大,CEPI 所研發的疫苗注射的是遺傳物質,它們告訴人體自行生產這些蛋白質,人體將變成創造這些蛋白分子及其抗體的工廠。科學家可以定製所需的遺傳材料給人體,能生產出幾乎任何病毒所需的蛋白分子。一旦他們搞清楚如何將這些輸送進人體內,生產一種新疫苗所需時間就會從幾年減少到 16 周。與此同時,科學家們也在嘗試發明一種通用的流感疫苗——一劑疫苗就能讓我們終生免疫,對所有可能的流感毒株都有效。

病毒和人類,始終在共同進化|站酷海洛

除了公共衛生的的繼續完善,醫學研究的前置,人類或許還應審視自身,科技的進步幾乎使得下一場瘟疫成為了必然。破壞自然讓更多的野生動物接觸到更多的人類,工廠化的養殖也使得動物挨得越來越近,讓它們的病毒有更多的機會結合成能傳染人類的類型。然後,人類的快速流動也給病毒更多的機會進行傳播。

或許,我們可以換個說法:人類讓病毒更好地進化。

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