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“事情比我希望的要糟糕得多:”与病毒学家的COVID-19问答,第二部分

Kurt Williamson headshot
清醒的第二次看: 病毒学家库尔特·威廉姆森在病毒病达到全球大流行阶段后重新考虑COVID-19的爆发。Stephen Salpukas摄

早在今年2月,病毒学家库尔特·威廉姆森(Kurt Williamson)是威廉与玛丽学院生物系的副教授,他回答了有关COVID-19和疫情开始传播时导致该疾病的病毒的问题。我们请他再看看冠状病毒大流行。

这个故事是W&M新闻学院主题系列的一部分。

我们的第一次问答是在2月中旬。新冠肺炎疫情与您当时的预期有多接近?

老实说,事情比我当时所希望的要糟糕得多。我的预期是,这次的范围将比2003年的非典爆发更广,传播到更多的国家,感染更多的人。这次疫情有可能很快变得非常糟糕,但当时我乐观地希望我们能够提前采取措施,采取更多缓解措施,这样我们就不会看到事情变得像现在这样糟糕。

很多人都感到惊讶——有些人持怀疑态度——科学家们可以断定纽约的冠状病毒病例来自欧洲,而不是中国。你能解释一下其中的科学原理吗?

带有RNA基因组的病毒,比如这种冠状病毒,以可预测的速度变异。这种突变率来自病毒用来复制RNA基因组以制造更多病毒的酶。复制酶以每10000个核苷酸复制1个错误的平均速率出错。我们基本上可以追踪这些错误,拼凑出不同的突变是如何以及从哪里来的。

你可以把这想象成抄写员抄写手稿。在印刷机出现之前,人们必须用手抄写文件,抄写员会做这项艰苦的工作。假设我们的抄写员正在抄写,他犯了一个错误——假设,在他抄写的句子中,这个词应该是“cat”,他不小心写成了“rat”。现在你错了。

他把这份手稿,不管有没有错误,都送出了他的办公室,让别人阅读和复制。任何抄写这份手稿的人都将保留“老鼠”这个词,而不是“猫”。这个副本的未来副本都有老鼠换猫的替换。

假设在另一个办公室工作的另一个抄写员正在写同一份手稿,但她抄写的是“bat”而不是“cat”。现在从她办公室寄来的所有后续副本都有蝙蝠换猫的替换。如果我们能得到尽可能多的手稿副本,我们可以比较所有的副本并寻找变化:这个句子中有“猫”。

在另一个句子中,“rat”出现在了相同的位置。还有一个在同一个句子中把“bat”放在了相同的位置。通过追踪手稿出自哪个办公室,以及抄写的时间,我们可以找出哪些错误是在什么时间、什么地点出现的。我们通常也可以确定原始的措辞——来源。

回到病毒:如果我们从不同的人那里收集了许多病毒样本,并且我们知道样本是在何时何地采集的,我们就可以比较病毒基因组的核苷酸序列(手稿内容)并寻找变化。我们可以将这些变化与特定的地点和时间联系起来。

疫苗与治疗:从病毒学家的角度来看,哪个更有可能先出现?

病毒引起的疾病确实无法治愈。细菌感染是可以治愈的,因为抗生素会杀死引起疾病的细菌。病毒对抗生素没有反应,但我们的抗病毒药物取得了不同程度的成功。大多数抗病毒药物试图利用病毒需要的一些分子功能,但我们的细胞没有。多年来,有许多有希望的候选药物,但很少有抗病毒药物能够像我们希望的那样,从早期的临床试验结果中获得成功。

现在关于吉利德科学公司的一种抗病毒药物的测试有很多议论。但事实是:历史上,最成功的抗病毒药物是针对艾滋病毒感染者的抗逆转录病毒药物和抑制单纯疱疹的阿昔洛韦(Valtrex)等药物。

最成功的是针对艾滋病毒携带者的抗逆转录病毒药物和抑制单纯疱疹的阿昔洛韦(Valtrex)等药物。这两种药物都不能治愈感染,它们只能帮助人们控制感染,使他们能够过正常的生活。

这是很重要的一点。我们几乎没有任何疗法可以阻止病毒的蔓延。我们对严重病毒感染的大多数治疗都是所谓的“支持性治疗”——在人们的免疫系统与病毒作斗争时,你试图让他们保持生命和稳定。我们希望病人的免疫系统最终胜出。这是一个残酷的现实,人们必须明白这一点。

这也是为什么预防是我们抵御病毒的第一线防线。疫苗是预防的终极手段。疫苗以安全和可控的方式使个体接触病毒,或通常是病毒片段。这使得他们的免疫系统能够产生针对该病毒的保护性抗体,而不会患上由该病毒引起的疾病。

然后,一旦你有了保护性抗体,如果你在日常生活中接触到实际的病毒,你的免疫系统就准备好了。你可以战胜它。在缺乏提供保护性免疫的疫苗的情况下,获得病毒感染的个体的具体结果取决于机会。

科学家和医学专家对其他冠状病毒有丰富的经验。这种新型病毒与冠状病毒的关系有多密切?

有些冠状病毒可能已经感染人类一个多世纪了。这些冠状病毒会引起轻微的类似感冒的症状,在住院和死亡方面很少成为问题。

目前的疫情,以及之前的冠状病毒爆发(如2003年的SARS),都是所谓的溢出事件,即病毒从动物宿主跳到人类宿主,然后从那里传播。许多流行病学家和疾病生态学家倾向于认为,最初,病毒在人类宿主体内的复制能力不强。但随着它传播到越来越多的人身上,它会变得越来越好,因为病毒一直在变异和进化。

每次产生新的病毒副本时,选择就会起作用,以便在人类细胞(与以前的动物宿主细胞相反)中易于复制的序列变体-这些序列变体产生最多的后代。所以病毒越来越容易感染人类并在人与人之间传播。

目前的疫情并非如此。最近对蝙蝠携带的冠状病毒的分析表明,其中许多病毒已经具有感染人类细胞的能力。换句话说,这种更善于感染人类的过渡期并不存在。

该病毒可以从动物宿主物种转移到人类,并立即起飞并在人群中传播。可以说,这是“剧本”的重大变化,也是我们对溢出效应和人畜共患疾病的理解的重大变化。

有很多关于SARS-CoV-2可能是人为起源的猜测。从你对冠状病毒的了解来看,这种病毒被改造的可能性有多大?

在回答这个问题时,与之前的问题有很多重叠之处,即当前的大流行与其他冠状病毒爆发有何相似或不同。同样,研究表明,蝙蝠携带了数百种冠状病毒,其中一些冠状病毒已经具有感染人类细胞的能力。

这强烈表明存在天然的动物宿主,当人类与这些宿主物种接触时,病毒感染可以传播。此外,蝙蝠携带的大量基因相关但不同的病毒表明,这些病毒是通过突变、漂移和选择(进化过程)产生的,而不是通过像工程这样的定向过程产生的。

我们听到了很多关于COVID-19预计达到峰值的日期。它可能会消失吗?

在这一点上,病毒正在不受控制地在全球蔓延。保持社交距离正在减缓疫情的传播。但绝大多数人尚未接触过这种病毒,也没有保护性免疫。

我们必须同时在所有地方完全阻断病毒传播链。只要有几个受感染的人存在,这一切就会再次被触发。这是另一个残酷的现实,但这种病毒很可能会继续存在。因此,尽快研制和分发安全有效的疫苗就显得尤为重要。而且,我想补充的是,一旦疫苗可用,人们接种疫苗也很重要。

对未来有什么想法?

像这样的大流行可能发生在SARS、中东呼吸综合征或之前任何冠状病毒在人群中爆发的时候。之前冠状病毒在人群中的传播没有像这次那样爆发,部分原因只是运气。

正如我们现在所看到的,我们不能依靠运气来主导全球公共卫生或全球经济。认为这是我们可能面临的最后一次大流行,甚至是最后一次冠状病毒大流行,这是危险的愚蠢。

我们需要为下一次疫情做好准备,这样我们手头就会有我们需要的一切,从个人防护装备和呼吸机到众所周知的立法和公共政策工具。这还包括为专家小组和有关工作人员以及持续的研究和发展工作持续编制预算。