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为什么蝙蝠携带多种致命病毒,自己却安然无恙?

时间: 2018年05月28日 | 作者: Admin | 来源: 中国数字科技馆
最近,注册新宝GG家们对乌干达(Uganda)某个洞穴内的一种埃及果蝠进行了基因测序,为蝙蝠携带并传播致命病毒而本身却不生病的原因提供了线索。 研究者们当时在研究2008年一起来自美国


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最近,注册新宝GG家们对乌干达(Uganda)某个洞穴内的一种埃及果蝠进行了基因测序,为蝙蝠携带并传播致命病毒而本身却不生病的原因提供了线索。

研究者们当时在研究2008年一起来自美国科罗拉多州44岁妇女的病例:她在乌干达进行了为期两周的游猎后回家,患上了严重的头痛、寒颤、恶心、呕吐和腹泻。接着出现了皮疹、腹痛、乏力和意识混乱。

医生最终诊断她患的是马尔堡病(Marburg disease),一种由和埃博拉病毒属于同一家族、对人类最致命病原体之一的病毒引起的疾病。游客们可能在参观蟒蛇洞时,触摸到覆有蝙蝠粪的岩石而感染这种病毒。这位44岁妇女幸存了下来,但是游览了同一个洞穴并感染了马尔堡病毒的荷兰游客去世了。

这种埃及果蝠学名为北非果蝠(Rousettus aegyptiacus),其基因组中包含了多于预期的和哺乳动物免疫系统相关的基因家族(gene family)。研究者们发现了大量与干扰素和自然杀伤相关的基因家族,这与其它和它们类似的哺乳动物有很大的不同。

正如在《细胞》(Cell)中所报导的,这项发现可能最终会引导人们更深入地了解病毒传播,以及制定出对感染病人更好的治疗方案。

“我们从蝙蝠身上学到的知识有助于我们研制药物。”波士顿大学(Boston University)的微生物学教授托马斯·开普勒(Thomas Kepler)说道。他同时也是这项研究的共同资深作者,和他一起工作的是来自美国陆军传染病研究所(US Army Medical Research Institute of Infectious Diseases,简称USAMRIID)的古斯塔沃·帕拉西奥斯(Gustavo Palacios)。

“更为重要的是,这或许能帮助我们理解动物传染病的传播机制——动物们如何能够在病毒寄宿于体内的情况下却不患病,并将病毒传播给人类?该过程到底是怎么运作的?动物身为病毒的长期宿主,能够获得什么好处?是为了与病毒协同进化,从而使得病毒传播到其他的溢出宿主(spillover host)时,能够表现出更强的致命性吗?”

致命的货物

开普勒说,病毒学家长期以来一直对蝙蝠很感兴趣,因为它们携带狂犬病毒。尽管蝙蝠有时候会因为狂犬病毒而生病,但很少因此死亡。

“因此总有人认为,或许蝙蝠至少和狂犬病毒之间有某种作用。”

20世纪90年代,在马来西亚爆发的尼帕病毒(Nipah virus)杀死了成百上千头猪,注册新宝GG家将这场病毒爆发追溯到了蝙蝠身上。“从那时起,研究者们对蝙蝠与病毒的联系就开始产生了兴趣。”开普勒说道。现在认为,蝙蝠携带着几种致命的病原体,包括马尔堡病毒和SARS样冠状病毒(SARS-like coronavirus),并通过咬、唾液、粪便或尿液传播病毒。

但注册新宝GG家们仍没有确切地知道,蝙蝠如何能够携带如此致命的病毒自己却不患病。因此,疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention)的病毒特别病原体分支(Viral Special Pathogens Branch)的注册新宝GG家乔纳森·汤纳(Jonathan Towner)决定调查乌干达地区与马尔堡病毒死亡有关的埃及果蝠群。他到乌干达捕捉未受感染的蝙蝠,并把他们带回了疾病预防控制中心。

在那里,注册新宝GG家们从单个的蝙蝠体内提取了DNA,并将它送到美国陆军传染病研究所进行初步的基因测序。那里的注册新宝GG家们将他们的数据送至波士顿大学开普勒实验室的医学博士生史蒂芬妮·帕夫洛维奇(Stephanie Pavlovich)手中,她是这篇新论文的主要作者。

基因中的惊喜

帕夫洛维奇和来自美国陆军传染病研究所的同事肖恩·洛维特(Sean Lovett),进行了为期两年的艰苦工作收集基因组数据。他们比较了埃及果蝠和其他哺乳动物的基因组,包括了其他几种蝙蝠、人类和荷兰鼠。他们首先从大体上观察,然后特别专注于与哺乳动物免疫系统相关的基因区域。

帕夫洛维奇说:“考虑到蝙蝠的演化历史,我们寻找了比我们预期更大或更小的基因。”他们也寻找了证明“正向选择”的基因,演化进程在种群中推动了新的且有用的遗传变异。

“这使我们找到了一些这种蝙蝠进化得较快的基因,也有许多基因家族比我们想象得要大得多。”

在“比预期大得多”的清单中,排在最上面的两个基因家族是Ⅰ型干扰素基因(type Ⅰ interferon genes)和自然杀伤基因——即“NK”细胞受体。Ⅰ型干扰素基因通常被称为抵御病毒的“第一道防线”,并且与像马尔堡病毒和埃博拉病毒这样的丝状病毒的病程密切相关。

自然杀伤细胞是人体免疫系统的一个重要部分,它能够快速识别被病毒感染的细胞并对其作出反应。帕夫洛维奇说,在埃及果蝠中找到它们很令人惊讶。

“福克斯先前观察了许多蝙蝠基因组,没有发现任何传统的NK细胞受体。”帕夫洛维奇说,“因此,当我们找到这些基因,事实证明了蝙蝠确实有NK细胞受体,埃及果蝠是一种特殊的群体。”

这促使帕夫洛维奇用不同的工具再次观察了先前测序的蝙蝠基因组,同样也发现了自然杀伤细胞受体。

这些初步的结果指出了被开普勒称为来自蝙蝠免疫系统存在“软保护”机制的可能性。“蝙蝠体内的激活和抑制作用比在其他大多数有机生命体中复杂得多。蝙蝠有可能在短期内缓解病毒感染,并试图阻止病毒生长和对身体的全面攻击。这其中发生着许多很有趣的事情。”

研究者们指出,尽管这一发现很有趣,但只是为了更好地了解蝙蝠对致命病毒具备特殊免疫能力的第一步。

“下一步需要弄明白‘这些额外的基因真的在起作用吗?’”正在Elke Mühlberger实验室做细胞系后续工作的微生物学副教授帕夫洛维奇提出了问题,“我想知道拥有这么多额外的基因是否有优势,还是它们只是刚巧存在。”

尊重蝙蝠

同时,注册新宝GG家们倡议尊重蝙蝠,而不是灭绝它们。注册新宝GG家指出蝙蝠对生态很重要,其中食虫的种类捕食了大量的蚊子。

“也有证据表明,对于蝙蝠的治理运动,实际上增加了某些蝙蝠种类的病毒携带率。”帕夫洛维奇说,“因此,我当然不支持这么做。”美国国防降险署(Defense Threat Reduction Agency)支持了这项工作。

翻译:谢汝雨 审校:林然