科學好故事|甲型H1N1流感會捲土重來嗎?

北京新浪網 06-10 09:31

來源:BBC

作者:Phil Jaekl

翻譯:任天

據世界衛生組織(WHO)報導,本周全球死於某種疾病的人數增加了700多,達到5700人;在歐洲,烏克蘭關閉了學校和電影院,並禁止公眾集會;在英國,感染病例每周翻倍;而在美國,總統宣布全國進入緊急狀態。

一切聽起來似乎都再熟悉不過,但這並不是我們現在正在遭受的新冠疫情的初期階段,而是發生在2009年10月,當時的世界正經歷著上一次大流行——甲型H1N1流感大流行。

研究人員認為,甲型H1N1流感病毒於2009年1月從墨西哥中部地區開始在豬群中小範圍傳播。當年3月,美國加利福尼亞州和德克薩斯州報告了第一例病例。到了6月,該病毒已經擴展至全球74個國家。一年後,當世界衛生組織宣布大流行結束時,有大約151700至575400人死亡。

大規模的全球疫苗工作幫助結束了這場大流行,但H1N1病毒仍然與我們同在,每年都會傳播季節性流感,導致疾病和死亡。新冠疫情的突然來襲,讓我們無暇再去注意甲型H1N1病毒的大流行,但全球各地的科學家仍在監測甲型H1N1病毒和其他會感染豬的流感病毒,以更好地了解這些疾病是如何發生的,並找出阻止下一種病毒再次引發大流行的方法。然而,新冠疫情已經很好的說明了阻止病毒傳播是一項複雜的工作,而人類活動——無論是食物的生產方式還是我們的旅行方式——讓這一切變得更加困難。

隨著2009年豬流感大流行在全球蔓延,許多國家關閉了劇院和餐飲服務

歷史上著名的流感大爆發都是由甲型流感病毒導致的。為了更好地了解我們所面臨的潛在威脅,一項大規模的合作研究已經在歐洲2500個養豬場展開。參與研究的科學家對超過18000頭豬進行了取樣和分析,他們發現,甲型流感病毒存在於50%以上的農場中,特別是在豬肉生產密集的地區,包括丹麥、法國布列塔尼、德國西北部和荷蘭。

換言之,他們發現一場大流行即將發生。

流行病的基本要素

在德國的東北角,陸地與波羅的海相接的地方,有一個名為里姆斯(Riems)的小島。人們可以通過一條堤道前往該島,而這並不是偶然的。里姆斯島是世界上最古老的病毒研究機構的所在地,該機構由科學家弗里德里希·洛弗勒於1910年建立。現代的生物安全措施意味著病毒研究機構可以建立在幾乎任何地方,但在1910年,由於有太多的病原體從洛弗勒的實驗室進入了當地社區,這促使他決定最好還是將實驗室建在島上。如今,弗里德里希·洛弗勒研究所(FLI)是德國領先的動物疾病研究中心。

里姆斯島很小,繞島步行一圈只需30分鐘。你會經過大型的方形建築,裏面有實驗室、動物實驗設施和動物圍場,那裡是豬、雞、牛和野豬的繁育區。在建築最遠處的頂端是鴨子圍場,研究團隊在那裡通過各種方式吸引遷徙路過的野鳥,以監測禽流感模式和新出現的病毒株。每年會有成千上萬隻鶴、野鴨和野雁經過這個小島。

馬丁·比爾在島上工作了20年。他是2009年甲型H1N1流感大流行時最快開始研製和測試疫苗的科學家之一,現在擔任診斷病毒學研究所所長。正是他的團隊對歐洲的豬隻進行了大規模的採樣。

到目前為止,研究人員發現了4種仍在傳播的流感病毒,並且都或多或少具備一些導致大流行的「基礎」。它們是可以感染人類的病毒,有可能在人與人之間傳播,而我們既沒有疫苗,也沒有先天免疫力。不過,目前所發現的病毒中還沒有一種具備所有引發大流行的基本要素,但如果其中任何一種病毒發生了適應性變異,發生另一場大流行的可能性就會大大增加。

該研究小組還發現,這些病毒在豬體內的感染率正隨著時間的推移而增加。馬丁·比爾說:「這個監測項目中第一個令我們意外的事情是……大約30%的豬對甲型流感病毒呈陽性反應。這是很高的比例。」和人一樣,豬在年輕的時候容易感染更多的病毒,因為它們沒有足夠時間形成對抗病毒所需的抗體。在歐洲集約化的豬肉生產體系中,豬在屠宰前只能活六個月。如此年輕的豬還不足以對抗大多數流感病毒,因此「就有了很多高度易感的豬」。事實上,每年有2.57億頭豬會感染流感病毒。

現代養豬場的規模讓科學家們擔憂,因為它讓傳染病更容易擴散

不過,歐洲的一些優勢使其比世界其他一些地區更不容易發生人類傳染病,許多國家都有良好的醫療保健系統,也生活著許多很棒的科學家,而且通常氣候溫和。

但正如我們在新冠疫情中所看到的,這些因素並不能使該歐洲地區免受大流行的影響。歷史上,人類以傳統方式發展出的農業系統與環境是相適應的,但如今這種情況已經改變。隨著人口膨脹,對蛋白質來源的需求也隨之激增。全世界大部分地區正試圖以前所未有的速度生產更多的豬肉,而這種需求同時也製造著新的疾病。

人類生產蛋白質的方式與所發現的病毒之間存在著某種聯繫,例如1995年,一個飼養200頭母豬的豬場是很少見的,而現在,我們的豬場動輒擁有2000到20000頭母豬。這是農場總體規模的增長,改變了流感病毒的流行病學。

20年前,如果一種新的病毒突然出現在一個小型養豬場里,那它可能很快就會消失,因為沒有很多宿主可供感染。現在這樣的情況已不復存在,在一個大型豬場里,每天都有數百隻新生的小豬。流感病毒一旦傳入,就會持續存在。你在多年之後還會發現這種病毒,而且一年四季都存在。

隨著豬場的規模和集約化程度也不斷提高,人類正一步步改變著流感病毒的運作方式,使它們的活躍時間更長。這裏變成了病毒的溫床。

弗里德里希·洛弗勒研究所的研究人員定期從歐洲各地的豬身上採集樣本,以檢測流感

疾病的培養皿

好消息是,如果你身體健康的話,感染H1N1可能只會導致輕微的流感癥狀,幾周后就會過去。壞消息是,流感病毒可以在物種之間傳播,並與其他流感病毒株混合。科學家擔心的正是這些新的組合變種:它們有能力導致嚴重的健康問題,甚至死亡,並在全球範圍內引發類似新冠疫情的大流行。

事實證明,豬是這些新毒株的理想混合容器。豬通常不是病毒的發起者,但它們可以作為一個培養皿,使來自人類、鳥類和其他物種的流感病毒混合在一起,然後創造出更致命的組合變種,再傳播給其他物種。

豬群中出現如此多流感毒株的最大原因是,每年人類都會將自身的季節性流感傳染給豬。這就是為什麼建議養豬戶每年注射流感疫苗的原因。然而,受影響的不僅僅是歐洲的豬——在全球範圍內,人類和豬正在共享並混合病毒。

由於有成千上萬的宿主可供選擇,這些病毒可以隨時跨物種傳播並適應。流感病毒的這種快速變化的特性使得科學家的研究工作更加複雜,因為他們需要不斷地調整目標。

豬不僅將來自人類、鳥類和其他物種的病毒混合在一起,它們之間的病毒也會相互混合。例如,歐洲的豬與亞洲的豬所感染的流感毒株並不不同,當這兩個品種相遇時,它們就會相互感染,進而產生新的疾病。

研究者認為,2009年在墨西哥、美國和歐洲之間的長距離豬貿易導致了一種新型流感病毒的形成,感染了該地區沒有抗體的年輕人,隨後迅速傳播至全球。2016年一份關於2009年甲型H1N1流感大流行起源的報告中寫道:「在將不同大陸的不同病毒彙集起來的過程中,動物貿易發揮了關鍵作用,這些病毒隨後可以結合併產生新的大流行病毒。」

在歐洲大陸,豬是不經常流動的。而在北美,豬的流動相當頻繁,它們可能出生在北卡羅來納州,然後在中西部的屠宰場宰殺,因為那裡離生產餵豬穀物的農場很近。由於這種流動,一些流感病毒在北美的演變速度是其他地方的兩倍。

然而,我們要面對的對手不僅僅是甲型流感病毒,還有非洲豬瘟(ASF)。目前,全球死於這種疾病的豬隻數量屢創新高,情況令人擔憂。

另一種疾病正在世界各地蔓延,並對養豬業造成嚴重破壞——非洲豬瘟(圖片來源:Manan Vatsyayana/Getty Images)

新冠疫情中的非洲豬瘟

2020年9月,在德國林業部門任職的埃格伯特·格萊希收到了一條壞消息:非洲豬瘟正跨越波蘭與德國的邊境,進入了勃蘭登堡森林。這片面積110萬公頃的森林中長滿了松樹,生活著大量的紅狐狸和野豬——這一點至關重要,格萊希認為正是野豬把病毒帶到了這裏。

格萊希的工作就是阻止非洲豬瘟失控。他說:「我們必須找到所有的野豬屍體,為了預防起見,我將使用野豬陷阱的方法。」

這是一項艱巨的任務:非洲豬瘟病毒是一種高度傳染性的病毒,可以在被感染的宿主體內存活數月。值得慶幸的是,這種病毒不會感染人類,但它對豬的影響是巨大的。據報導,2019年,非洲豬瘟已經導致全球四分之一的豬死亡,其中包括一大部分亞洲的豬。非洲豬瘟還說明了人類活動與人類或動物遭受的疾病之間的聯繫。

隨著人類活動使地球變暖,野豬的數量激增。幾年前,寒冷的冬天會凍住地面,限制野豬獲取通常賴以為生的樹根、鱗莖、堅果和種子,導致大量野豬死亡。如今的冬天更加暖和,野豬也更不容易死亡:它們會遷移到更靠近城市的地方,因為那裡有充足的食物和棲息場所。

結果就是,野豬與家豬一樣,它們也能混合形成更強力的病毒,再把病毒傳播給其他物種。現在野豬很多都感染了非洲豬瘟,當它們遷移並與養豬場的豬群接觸時,就會造成大規模感染。隨著家豬死亡,種群重新填充,新的病毒被轉移和共享,人類離下一次大流行又近了一步。

事實上,非洲豬瘟病毒在歐洲的存在最初正是由於人類的活動。這種曾經只在東非感染疣豬的病毒,很可能是在1957年由安哥拉前往葡萄牙的船隻帶到了歐洲大陸。2007年,通過野豬吃過的受污染肉類,這種病毒被引入喬治亞,並從那裡傳播到俄羅斯和東歐,在遠至比利時的地方也發現了受感染的野豬及其屍體。

由於在城市裡能找到充足的食物和住所,野豬在城市裡繁衍生息(圖片來源:Anthony Wallace/Getty Images)

非洲豬瘟如何在全球蔓延?

由於人類不會感染非洲豬瘟,因此就算你吃了一個感染該病毒的豬肉漢堡,你也不會知道。但是,如果野豬食用了帶有這種病毒的廚餘垃圾,可能兩天后野豬就會死掉——在它感染了關係最密切的其他野豬之後。

解決這一問題的方法之一似乎是捕殺野豬,但糟糕的狩獵行為實際上有助於這種疾病的傳播,因為獵人和他們的獵狗會接觸野豬的血液,將其傳播到其他地方。野豬在生態系統中也扮演著重要的角色,它們會鬆土,幫助樹苗獲得生長的空間,還會吃掉其他動物的屍體,併為掠食者提供食物來源。

應對這種疾病需要一整套的解決方案,從早期發現到接種疫苗。科學家團隊希望在野豬身上對新的疫苗進行試驗,並試圖了解野豬和家豬在對抗疾病的能力方面有何不同。

在受到非洲豬瘟侵襲的德國勃蘭登堡森林,一組高科技設備,包括無人機、直升機和紅外探測儀等,正被用來尋找野豬屍體。工作人員需要將它們從環境中清除出去。到2020年10月底,他們在一個多月的時間里已經發現了90多具野豬屍體。

目前,布洛姆及其同事正與巴伐利亞國家森林的科學家合作,希望更深入了解這種疾病。自7月以來,馬爾科·赫爾維奇的團隊每三周都會射殺三頭健康的野豬,並將其屍體放置在森林中,通過拍攝照片和視頻來監控屍體的分解過程。首先是非洲豬瘟能在動物屍體中存活多久;其次,病毒能否在土壤中存活,以及能存活多久;第三,動物屍體可以在多長時間內保持足夠高的溫度,使無人機能將其與周圍環境區分開來;第四,是否有掠食動物會將野豬屍體帶走,從而將疾病傳播到更遠的地方。掌握這些細節將使科學家更有機會阻止這種疾病。

儘管對野豬做了這麼多工作,但 「最重要的傳播機制是人類」。非洲豬瘟「傳染性極強,大多數動物都會死亡,而且死得很快。然而,是人類傳播了這種疾病,並使其迅速擴散」。

非洲豬瘟不影響人類,但對豬和野豬來說是一種毀滅性的傳染病(來源:弗里德里希·洛弗勒研究所)

狀態監測

在一切順利的情況下,追蹤這些疾病的適應和傳播情況都是一項極為複雜的工作,但還有其他無法迴避的挑戰。

儘管2009年的甲型H1N1流感爆發曾給人類健康造成嚴重破壞,但這並不是一種「必須報告」的疾病。換句話說,農場主不需要提供豬隻的樣品以供檢測。這與禽流感不同,後者是一種必須報告的疾病,農民必須依法向政府報告任何疑似病例。

另一個困難是,豬肉產業為數百萬人提供了生計。農民必須在控制呼吸系統疾病的措施(如接種疫苗)和這些措施的成本之間取得平衡。此外,豬體內存在病原體的觀念可能不利於生意。科學家一直引入強制性的監控計劃,需要持續的監測,觀察不同病毒株的發展,做出預測。

到目前為止,研究人員已經創建一個重要的新型豬流感病毒標本庫,詳細描述了它們的生物學和遺傳學特徵。然後,他們使用EpiFlu——一個擁有超過100萬個序列的國際流感資料庫——來比較這些病毒。「它能讓你了解了最相關的病毒是什麼,以及病毒的基因成分來自哪裡」。

有了這些信息,研究團隊可以更快地了解病毒,並選擇那些表現出流行病潛力的病毒來製造原型疫苗。一旦疾病從豬傳染給人類,這種疫苗就可以大規模生產。

但這可能還不足以防止下一次大流行,但肯定能幫助我們以比目前更快的速度製造和推廣疫苗。我們可以「準備得更加充分,縮短我們的反應時間……我們可以改變大流行的影響」。

儘管如此,這項工作需要時間和資金來完成,而目前看來,這兩種資源可能都遠遠不夠。

另一個重要的干預措施可能是改變現有的養豬模式,以及與牲畜互動的方式。2020年10月,推動食品體系轉型的非營利組織Eat的顧問委員會向二十國集團(G20)發表了一封公開信,稱工廠化養殖和不可持續農業的擴張增加了病毒從動物向人類傳播的風險。信中寫道:「我們今天擁有的所有證據表明,如果我們希望從Covid-19危機中迅速復甦,避免未來的疾病大流行,並希望實現可持續發展目標和巴黎協定的話,我們就必須重點關注食品。」目前有許多人正在推動工廠化養殖的轉型,試圖在更環保的環境中飼養小群豬,同時建立更健康、更可持續的農業。

當我們對一種疾病了解得越多,就越有可能阻止它的傳播。與此同時,我們所處的是一個複雜的、相互連接的系統。人類並不是生活在孤島上,歐洲的疾病無法與亞洲隔絕,美國也無法完全阻止在墨西哥出現的疾病——控制每一種病毒幾乎是不可能的。儘管科學界正在努力嘗試所有能阻止病毒傳播的手段,但人類可能需要更大的變化——從社會共識到監管,再到環境保護——才能避免下一次大流行的爆發。