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Science:基因测序揭示埃博拉疫情源头

  日期:2014-09-05  浏览:1

导读:

哈佛大学和马萨诸塞州剑桥博大研究院 Stephen Gire 和 Pardis Sabeti 等本周于 Science 在线发表了一篇文章,通过收集塞拉利昂埃博拉患者标本对病毒进行基因组测序,揭示疫情如何在塞拉利昂播散开来。8月29日,Science 传染病专栏对此最新研究进展进行了深入报道。



今年 5 月下旬,塞拉利昂凯内马政府医院接诊一名年轻孕妇,患者就医时刚刚流产完伴高热。由于当地曾流行一种出血热性疾病“拉沙热”,常引发孕妇流产,故院方首先考虑该名患者可能患有拉沙热。

然而,近几个月来邻国几内亚传染流行另外一种出血热性疾病疫情“埃博拉病毒病”,所以当患者开始出现大量出血时,医务人员对其也进行了埃博拉病毒检测。结果显示为阳性,使该名患者成为塞拉利昂首个确诊埃博拉病例。

值 得庆幸的是,这名年轻妇女最后病愈出院了。该例患者也成为这场悲剧的中心以及潜在重要研究的起点。Gire 和 Sabeti 等在塞拉利昂收集 5 月下旬至 6 月中旬期间前往凯内马医院就诊的埃博拉患者的标本,共对 78 例标本进行测序分析,其中也包括这名年轻妇女。

研究人员共完成 99 个全序列分析(部分患者取样不止一次),为深入了解疫情爆发期间传播的病毒是如何变化的提供了依据。其结果有助于改善目前的检测诊断方法,同时长远来看还有利于指导研究人员对疫苗和治疗药物的研发。

然而,这项研究得以顺利开展离不开奋战在前线的卫生工作者付出的巨大代价。总共涉及 4 个国家、50 名合作医务人员参与此次调研工作,协助收集标本并分析病毒基因组序列,其中 5 人工作期间不幸感染埃博拉病毒离世。

图示为身着防护服的志愿者协助埋葬凯内马医院的一名埃博拉死者


杜兰大学病毒学家、参与凯内马医院拉沙热研究中心工作、文章合作者之一 Robert Garry 披露,塞拉利昂首例确诊病例在医院就诊期间没有继续感传染给他人。随后,卫生部立即调派医疗小组前往该名妇女居住村落,追踪她发生感染的地点并寻访感染的途径。

工作人员了解到,该名妇女近期参加过当地一名传统治疗师的葬礼,该治疗师生前曾给几内亚边境地区附近的埃博拉患者治疗疾病。调查小组发现另有 13 人发生感染,均为参加过该名治疗师葬礼的周边地区居住的妇女。

就是这些送葬者引发的塞拉利昂埃博拉疫情大爆发,导致超过 900 人患病、390 多人死亡。Gire 和 Sabeti 等收集这 12 名送葬者及其他患者的血液样本,探究该病毒在疫情播散过程中是如何发生变化的。

西非埃博拉疫情分布地图(图源:WHO,8 月 20 日)


法国巴斯德研究所 Sylvain Baize 对来自疫情起源地几内亚的首批埃博拉患者病毒样本部分进行基因测序,但并未参与此次塞拉利昂患者样本的测序工作。Baize 表示,这是第一次在人群中探索埃博拉病毒的真实演变过程。

此次基因组数据还揭示了病毒(正式名称叫 EBOV)的传播是如何止步于西非地区的。EBOV 是现在已知可感染人类的 5 种埃博拉病毒中的一种,自 1976 年以来,已引发中非和加蓬至少 12 起疫情。直到今年,西非疫情中再未发现该病毒株的感染。

一些研究人员基于早期的测序数据推测,EBOV 已在该地区动物群中传播了数十年时间,而未被人类发现。但最新通过空前大量的人类感染病毒的基因组测序数据,却支持另外一种观点:过去十年病毒通过动物宿主从中非传播开来。

但研究人员不确定是何种动物惹的祸,目前果蝠是主要怀疑目标(详见 Science,11 April, p. 140)。至少现在已知有一种果蝠携带埃博拉病毒,其种群遍布中非至几内亚地区。

Gire 和 Sabeti 等发现病毒基因组在当前埃博拉疫情中的变异速度很快,包括具有精确 PCR 诊断检测的地区也同样发现这个问题。Gire 表示,对这种病毒变异进行跟踪观察十分重要,以便必要时对检测方法进行实时更新升级。

此外,病毒变异情况还对研制埃博拉疫苗和基于抗体的治疗药物(如 ZMapp,已对为数不多的几例患者用药)产生影响。Sabeti 披露,ZMapp 研究人员曾联系过她咨询她的研究小组在网上公布的最新测序数据。

数据分析结果表明,爆发在塞拉利昂的埃博拉疫情由至少两个不同的病毒株感染导致,这两个病毒株几乎同时来自几内亚。目前还不清楚是否那名死亡的治疗师同时感染了两种病毒变异体,或是其中一名送葬者独立感染了一个病毒株。

分析疫情爆发后期一名患者的样本结果显示,有一个埃博拉病毒谱系消失了,同时出现了第三个病毒谱系。该病毒谱系来自一名感染护士,她在送往医院的途中因病死亡。看起来这种谱系出自葬礼上出现的一种病毒所发生的一个新突变体。

Garry 表示,第三种病毒谱系的播散途径包括,运送患病护士的卡车司机,以及该例患者死亡的那个小镇上照料她的几个人。

进一步研究埃博拉不同谱系间的差异,有可能解释病毒突变与其生物学行为之间的相关性,如探究病毒致死性强弱、播散难易程度等。英国格拉斯哥大学传染病演变和生态学专家 Roman Biek 评论这篇文章表示,该研究揭示了目前这些研究方法和工作未来的发展前景。

如 今,尚缺乏利比里亚和几内亚感染者样本的病毒测序分析,德国汉堡 Bernhard Nocht 热带医学研究所 Stephan Günther 表示,其实验室里留有几内亚感染者的病毒样本,研究小组正在寻找时机对标本进行测序。(本周 Günther 在尼日利亚,追踪当地一名埃博拉患者的密切接触者,该名患者是被利比里亚的一名游客感染上病毒的。)

另有研究人员在利比里亚收集患者样 本,但主要致力于减缓当地疫情蔓延的工作。据报道,目前疫情已扩散至该国人口稠密的首都地区,并且尚没有播散速度减缓的态势。(近期刚果也对疫情提高了警 惕,因为在该国西北部一个偏远地区突然出现了埃博拉感染迹象。截至本篇 Science 文章发稿时为止,还不清楚是何种埃博拉病毒株导致的此次疫情。)

Sabeti 等测序完毕后就立刻将结果发布在公共数据库上,她希望这场掠夺走她同事生命的悲剧尽快结束,期望她的工作能激发其他科研人员尽快公布他们的研究数据,为此次西非疫情以及未来可能发生的疫情做好应对准备。

Sabeti 表示,“众人拾柴火焰高,此次疫情需要所有科研人员集思广益,分享最新结果获得研究突破。”


源于 中国基因测序产业网