RNA病毒是病毒的一种,属于一级。 它们的
遗传物质是
核糖核酸(RNA ribonucleic acid)。通常其核酸是单链的(
ssRNA single-stranded RNA),也有
双链的(dsRNA double-stranded RNA).
单链RNA病毒根据他们的翻译意义可分为正译、负译和双译的RNA病毒,正译的RNA病毒与
mRNA相似,可以直接被
核糖体翻译出
蛋白质;负译RNA病毒则需要
RNA聚合酶的作用,以自身为
模板合成与自身互补的正译RNA,之后再以此RNA作为mRNA翻译蛋白质。
类型
病毒的
核酸包括
双链DNA(dsDNA)、
单链DNA(ssDNA)、
双链RNA(
dsRNA)、正
单链RNA(+ssRNA)、负单链RNA(-ssRNA)五种不同类型。
病毒颗粒中的组成成分有简有繁,有的用颗粒自带专门用于病毒复制的
核酸酶,有的则无。有些RNA病毒的RNA并不仅有一个分子,如
流感病毒有8条
负链RNA,
呼肠孤病毒科有11-12条dsRNA,
布尼亚病毒科有3条非
共价闭合的环形负链RNA,每一条RNA即为一个或多个基因,这种核酸分节段的现象仅出现在RNA病毒中。由于病毒种类繁多,核酸类别不同,因而病毒的复制机制不尽相同。
RNA病毒的复制方式大致可分为两种:RNA的
自我复制和
逆转录,前者为负链、
双链、大部分
正链RNA病毒的复制方式,后者为
逆转录病毒的复制方式(并不是所有RNA病毒都可以逆转录,RNA病毒≠逆转录病毒)。
ssRNA病毒的复制
有些ssRNA病毒,它们的
遗传物质为
正链RNA,可以行使
mRNA的功能。一旦病毒颗粒中的RNA进入
寄主细胞,就直接作为mRNA,翻译出所编码的
蛋白质,其中包括
衣壳蛋白和病毒的RNA
聚合酶。然后在病毒RdRp(RNA指导的
RNA聚合酶,即
RNA复制酶)的作用下复制病毒RNA。RdRp同时具有
解旋酶的功能,复制时以正链RNA为模板合成
双链RNA(双链RNA容易被
宿主细胞识别遭到降解,因此正链RNA病毒复制需要在
内质网上形成的
囊泡内进行)随后双链RNA解旋,正链RNA脱离RdRp,之后一直以负链RNA作为模板合成双链RNA随后再解旋,不断重复这个步骤就可以大量复制作为病毒遗传物质的正链RNA,最后病毒RNA和衣壳蛋白自我装配成成熟的病毒颗粒。这
类病毒很多,如ssRNA、
脊髓灰质炎病毒、
鼻病毒、
TMV等。
还有另一类ssRNA病毒即
负链RNA病毒复制的大致过程是:首先病毒通过其表面
糖蛋白与宿主细胞的
特异性受体结合,接着病毒囊膜与细胞
浆膜(即通过不依赖于PH途径)或有
酸性环境的核
内体膜(PH依赖途径)融合后释放病毒核糖核蛋白复合体(RNP)至细胞浆,在转录过程中每一mRNA得以合成,而通过复制产生全长反义基因组RNA,使其作为
病毒基因组RNA的模板。很多负链RNA病毒在感染细胞的胞浆中复制,而一些
正粘病毒和
布尼亚病毒在
细胞核中复制。新合成的RNP复合体与病毒结构蛋白在细胞浆膜或
高尔基体膜组装,然后释放新合成的子代病毒。它们的复制特点是病毒颗粒中的ssRNA病毒为负链,进入寄主后不能直接作为mRNA,而是先以负链RNA为模板由RdRp合成与负链RNA互补的正链RNA,再以这个互补的正链RNA作为mRNA翻译出
遗传密码所决定的蛋白质。负链RNA病毒合成正链RNA时不会形成双链RNA,正链RNA合成后会立刻脱离负链。这类病毒称之为负链非侵染型病毒,如滤泡性
口腔炎病毒、流感病毒、
副流感病毒、
莴苣坏死黄化病毒等。
此外,还有一类特殊的正链RNA病毒即
反转录病毒。该类病毒通常引起人和动物的
肿瘤,其中包括造成人
免疫性缺陷症的
艾滋病病毒、
白血病病毒、
肉瘤病毒等。在它们的
髓核中携带
反转录酶和
整合酶,能使RNA
反向转录成DNA,丰富和发展了
分子生物学的
中心法则。它们的复制有其特有的特点,一是单链RNA的
基因组必须
反转录成双链DNA;二是随后这种DNA必须整合到细胞
DNA中;三是
整合状态长期持续下去并传给
子代细胞,也可能
转录RNA,生产子代病毒或使
细胞转化;四是感染细胞不会死亡,分裂不停止。也就是说这类病毒的潜伏期很长,有时可以终身带毒而不发病。
双链RNA病毒的复制
虽然同为双链核酸分子,但双链RNA的复制方式和双链DNA不同,双链RNA不是
半保留复制,而是全保留复制,复制需要经过mRNA中间体。
双链RNA病毒有两个特点,一是它的基因组为10-12条双链RNA分子;二是它有多层
衣壳,而没有囊膜。病毒的RNA-RNA
聚合酶存在于髓核中,在该聚合酶的作用下病毒双链RNA基因组转录正链RNA,它们自髓核逸出。它们既能作为mRNA,又能作为病毒基因组的模板。mRNA翻译结构蛋白,装配内层衣壳后,正链RNA进入,并形成双链RNA。然后又重复上述过程,最后获得了外层衣壳。
综上所述,病毒复制的特点表现在:一是利用寄主细胞的物质和能量进行病毒
生物大分子的合成;二是
复制周期短,繁殖效率高;三是反转录病毒的复制方式,丰富了遗传
信息传递的中心法则。
在动物正链RNA病毒的研究上,1996年,Meyers G等构建了
猪瘟病毒(Classical swine fever virus,CSFV)基因组全长
cDNA克隆,将cDNA克隆
体外转录后获得的
RNA转染猪肾细胞后最终产生了有感染性的CSFV,虽然拯救出的带有
遗传标记的CSFV比野生型生长能力上差一些,但仍具有感染性。这是较早的有关CSFV拯救的报道。此外,有报道首先建立表达T7 RNA 聚合酶的猪肾
细胞系SK6,然后将CSFV基因组cDNA克隆线性化后转染该细胞系,结果成功拯救出与野生型CSFV生物学特性
一样的病毒,且病毒的
效价比用体外制备
转录本的方法高200倍,如对cDNA克隆不进行线性化直接用
环型重组体进行转染,则拯救出的
病毒效价高20倍。此外,在CSFV疫苗株C株的反向遗传研究上已有很多报道,其中在对
标记疫苗、病毒复制、
毒力和
宿主特异性等方面都有相关报道。
提取方法
试剂准备
1、 TROzlo试剂、
氯仿、75%乙醇(0.1%
DEPC配制)。
3、 0.1%DEPC水:100ml dd水中加入DEPC0.1ml,充分振荡,37℃孵育12h以上,121℃
高压灭菌20min,于4℃保存。
操作步骤
(1) 组织:50-100mg组织中加入1ml TROzlo试剂。
(2) 单层细胞:加入TROzlo试剂1ml/cm2平板。
(3)
悬浮细胞:处理前洗涤细胞,以防止RNA降解。每5-10×105动物、植物或酵母细胞,或1×107细菌加入1 ml TROzlo试剂。
2、 将上述样品于15-30℃
静置5min,使
核蛋白充分解离。
3、 加入0.2ml(1 ml TROzlo试剂)
氯仿,盖紧盖子,充分剧烈振荡15s并于15-30℃静置2-3min。
4、 于2-8℃ 12000g离心15min。离心后样品分层,上层水相中含RNA,下层有机相中含蛋白和DNA。
5、 取上清,加入0.5ml
异丙醇,轻轻
混匀,于15-30℃静置10min后,在管底会出现
胶状沉淀,即为RNA。
6、 于2-8℃ 12000g离心10min后弃去上清。
7、 向沉淀中加入1ml 75%乙醇,轻轻混匀。
8、 于2-8℃ 7500g离心5min后弃上清
9、 将RNA样品
凉干(不要彻底干燥),加入适量DEPC水溶解(可于55-60℃促溶10min)。
注意问题
1、 在加入氯仿之前(第1步),样品能于-60- -70℃保存至少一个月。
2、 RNA沉淀(第6步)在75%乙醇中于2-8℃能保存至少一周,于-5- -20℃能保存至少一年。
四、 RNA定量
RNA(
mg/mL)=40×OD260×
稀释倍数(n)/1000
RNA纯品OD260/OD280=2.0
RNA电泳
(1)用1×
TAE电泳缓冲液制作
琼脂糖凝胶,加1×TAE电泳缓冲液至液面覆盖凝胶。
(2)在
超净工作台上,用
移液器吸取总RNA样品4μl于
封口膜上。在实验台上再加入5μl 1×TAE电泳
缓冲液及1μl 的10×载样缓冲液,混匀后,小心加入
点样孔。
(3)打开电源开关,调节电压至100V,使RNA由负极向正极电泳,约30min后将凝胶放入
EB染液中染色5min,用清水稍微漂洗。在紫外
透射检测仪上观察RNA电泳结果。
装配与释放
新合成的病毒
核酸和病毒
结构蛋白在感染细胞内组合成病毒颗粒的过程称为装配(Assembly),而从细胞内转移到细胞外的过程为释放(Release)。大多数
DNA病毒,在
核内复制DNA,在
胞浆内
合成蛋白质,转入核内装配成熟。而
痘苗病毒其全部成份及装配均在胞浆内完成。RNA病毒多在胞浆内复制核酸及合成蛋白。感染后6个小时,一个细胞可产生多达10,000个病毒颗粒。
病毒装配成熟后释放的方式有:⑴
宿主细胞裂解,病毒释放到
周围环境中,见于无
囊膜病毒,如
腺病毒、
脊髓灰质炎病毒等;⑵以出芽的方式释放,见于有
囊膜病毒,如
疱疹病毒在
核膜上获得囊膜,
流感病毒在
细胞膜上获得囊膜而成熟,然后以出芽方式释放出成熟病毒。也可通过
细胞间桥或
细胞融合邻近的细胞。
病毒的增殖不只是产生有感染性的子代,绝大多数
动物病毒在大量感染的情况下,经多次增殖会产生缺损干扰颗粒(Defective interfering particles),它是能干扰
亲代病毒复制的
缺损病毒,其核酸有部分缺损或被宿主DNA片段替换。缺损干扰颗粒的基本特性是:
⑴本身不能繁殖;
⑶干扰同种病毒而不干扰异种病毒的增殖;
⑷在感染细胞内与亲代病毒
竞争性增殖。由于缺损干扰颗粒的产生,使同种感染性病毒数量减少,在导致病毒的
持续性感染中具有一定的作用,但疫苗中含有大量缺损干扰颗粒会影响
活疫苗的
免疫效果。
遗传学研究
近年来,在
分子病毒学研究领域兴起一门新型技术,即在
RT-PCR和体外转录
RNA技术基础上建立起来的全长
感染性cDNA克隆技术,也叫反向
遗传操作技术(reverse genetics manipulation ),又名“
病毒拯救(rescue of virus)”,它解决了对
病毒基因组RNA难以操作这一难题。从
cDNA克隆拯救出
负链RNA全病毒是90年代分子病毒学研究领域最振奋人心的突破之一,它开启了人们对
病毒基因组进行
人工操作以及详细了解病毒基因及其产物功能的大门。该
技术发展迅速,倍受国内外研究者关注。
与经典的从表型改变到进行基因特征研究的思路相反,反向遗传操作技术是指通过构建RNA病毒的感染性
分子克隆,将病毒
基因组RNA
逆转录成c
DNA,在
DNA分子水平上对其进行体外人工操作,由病毒基因组cDNA和各种
辅助蛋白来组装新的RNA病毒的一项技术。由于最终“拯救”出的RNA病毒来源于cDNA克隆,因此,可通过中间过程中人为加入的DNA环节,在DNA水平上对RNA病毒基因组进行各种体外人工操作,如进行基因突变、
基因敲除(缺失)、基因插入、
基因置换和
基因互补(即构建
嵌合病毒)等改造,以此来研究RNA病毒的
基因复制和表达调控机理、
RNA编辑和自发重组与诱导重组、病毒与宿主间的相互作用关系(如插入
报告基因来研究病毒在
宿主细胞间的传递机制)、
抗病毒策略、
基因治疗研究以及构建新型
病毒载体表达
外源基因和进行疫苗的研制等。
1976年Goff S. P等首先报道成功拯救出
SV40 DNA病毒突变株,虽然拯救出的不是RNA病毒,但这是最早的有关病毒拯救的报道。1978年,Taniguchi T 等报道从全长cDNA克隆拯救出在细菌中有感染性的
Qβ噬菌体。接着,基因组长约150kb的
单纯疱疹病毒和长约190kb的
痘苗病毒的重组病毒的成功拯救及有关研究是
病毒学研究的领域重大突破。为在早期反向遗传操作体系的建立奠定了基础。
主要区别
RNA和
DNA病毒都能引发
肝炎,
丙肝由RNA病毒引起,而
乙肝由DNA病毒引起。
丙肝病毒疫苗的研制“瓶颈”出现在RNA病毒的形态上面。DNA形态通常比较稳定,因此,DNA病毒的复制,都与“原版”DNA高度一致,因此可以研制出许多用于预防乙肝病毒疫苗。与此相反,RNA病毒在复制过程
中会发生错误的“
拼写检查”,RNA病毒的变异
速度比DNA病毒快100万倍,而且体形经常改变。这就使得丙肝等RNA病毒的疫苗研制很难。即使某天研制出丙肝病毒疫苗,每年还是要根据新出现的变异丙肝病毒不断研制新的疫苗。
丙肝变幻莫测,对人类健康危害极大,我们怎样才能保护自己免受丙肝的感染呢?最佳方法就是尽早了解RNA致命病毒的本质,及其感染和传播的原理。进行早期诊断和治疗也非常必要,判断是否感染丙肝的办法是做丙肝测试,以确保在病毒侵害肝部之前进行治疗。专家们建议,在
丙型肝炎高危人群中进行
丙型肝炎抗体检查刻不容缓。有
输血史或是用
静脉注射毒品、多个性伙伴者,以及经常和血液接触的医护人员,
美容师,牙医,警察等都因该考虑接受丙肝检查。
双RNA病毒科
本科病毒形态与
呼肠孤病毒相似,过去归于
呼肠孤病毒科,亦曾作为
分类地位 未定的病毒。1973年,当人们认识到该科成员中的传染性胰坏死病毒和传染性 法氏囊病病毒在形态学上很相似,尤其是它们的基因组都含有双股双节段RNA后 ,建议设立一个新科。1984年
正式命名为双RNA病毒科。在国际病毒分类委员会(
ICTV)第4次报告中,作为可能的双RNA病毒科。在1991年ICTV第5次报告中,正式独立 为一个新的科,仅设一个属[CD2]双RNA病毒属。在1995年ICTV第6次报告中,将双RNA病毒 科分设三属,即水生双RNA病毒属(代表种为传染性胰坏死病毒)、禽双RNA病毒属(代表种 为传染性法氏囊病病毒)以及
昆虫双RNA病毒属(代表种为
果蝇的X病毒)。该科的其它成 员还有双瓣
软体动物的Tellina病毒(TV)和牡蛎病毒(Oyster virus,OV)。本科病毒呈
二十面体对称,球形,粒子直径大小约60nm,核
衣壳有32个
壳粒,92个形态亚单 位。无囊膜,表面无突起。无特征性双层衣壳而区别于
呼肠孤病毒。采用
EDTA、
胰酶或胰凝 乳蛋白酶处理纯化的病毒,易于丢失核心。病毒氯化铯
浮密度为1?33g/cm?3,对
乙醚、
氯仿稳定,对酸、碱(pH3~9) 及热(56℃,30分钟)相对稳定,在20℃ pH7?5的环境中,能抵抗1%
SDS达30分 钟而活力不丧失。病毒分子量为55×10?6Da,S??20w?=435。
病毒粒子有4种
结构多肽和 一种依赖RNA的
RNA聚合酶,不含
类脂。病毒基因组占整个病毒粒子重量的9?7% ,为线性双股、双节段RNA,无感染性,大小分别为A节段3?3kb,B节段3?8kb。病毒在胞浆内复制,成熟的病毒粒子集积在胞浆中,细胞裂解时释放出大约半 数的子代病毒,另一半仍与细胞结合。本科病毒能
水平传播,还可能
垂直传播,尚未发现任何生物
传播媒介。
流感病毒
流感病毒是一种
负链RNA病毒,医学上根据其
抗原性差异来进行分类,主要有甲、乙、丙三种类型的病毒。由于流感病毒的抗原特性很不稳定,很容易发生变异,因而每一类型病毒中又出现了很多的亚类型。尤其是
甲型流感病毒,其毒性最强,最容易发生变异,临床常可以引起严重的大
暴发流行。
乙型流感病毒对人类的致病力较低,仅引起
局部地区散发的小流行。而丙型流感病毒仅引起人类不明显的或轻微的
上呼吸道感染,多为散发性,虽然存在特例,但极少造成大范围流行。
流感伴随人类的发病已有很长的时间了,历史上曾记载过很多次大规模的暴发流行。如1918年发生了一次流感的
大流行,流感病毒在几个月的时间内横扫全世界,致使1000多万人因此而死亡。又如五十年代,中国也曾爆发流感,之后,该病毒又经香港向全世界传播开来,4个月内横扫世界各大洲。据研究,这些大流行的“罪魁祸首”都是甲型流感病毒及其变异的甲亚型流感病毒所致。
肠道病毒
肠道病毒是一种主要生长于肠道的RNA
病毒,虽然名为肠道病毒,但感染后很少出现腹泻、
腹痛等胃肠道症状。肠道感染是指胃肠消化道被微生物感染,感染的微生物包括各种细菌、
真菌、病毒等,一般具有明显的胃肠道症状,如腹痛、腹泻。肠道感染多由细菌所致,以
革兰氏阴性菌为主,主要
致病菌为
志贺氏菌、
鼠伤寒沙门氏菌及
大肠埃希菌等。我们日常生活中说的
肠炎、
痢疾都属于肠道感染。
肠道病毒属 由于能感染人、牛、猪等的肠道而得名。在pH3的溶液中稳定,
氯化铯浮力密度为1.33~1.45。人的肠道病毒原来包括3个种:①
脊髓灰质炎病毒3个型;②
库克萨基病毒A组23个型,B组6个型;③
埃柯病毒31个型。
后来发现这种分类带有人为性质,所以自68型起统一按肠道病毒编号分型,已有肠道病毒68、69、70、71、72型(人)。在畜禽肠道病毒中,重要的有
猪水疱病病毒、
猪脑脊髓炎病毒、
鸡脑脊髓炎病毒和
鸭肝炎病毒等。
脊髓灰质炎病毒 又称小儿麻痹病毒,大多引起
隐性感染,只有约1%产生明显的临床症状,如顿挫型、非麻痹型和麻痹型
脊髓灰质炎,也可引起
无菌性脑膜炎。脊髓灰质炎可注射
灭活疫苗或口服
减毒活疫苗预防,效果很好。可控制流行的发生。
本病毒因最初于美国的库克萨基地区被分离到而得名。可引起无菌性脑膜炎、
疱疹性咽峡炎、胸壁痛、
手口足病、
心肌病等。A7型尚可引起麻痹型脊髓灰质炎。
ECHO(埃柯)系Enteric cytopathic hu-man orphan的缩写,意为肠道内
致细胞病变的人类孤儿病毒。在刚分离出病毒时,尚不知所引起的疾病,所以称为“孤儿”。后来才知道它可引起无菌性脑膜炎、
红疹、普通
感冒等疾病。
68~71型肠道病毒 68型可引起
肺炎和
细支气管炎,69型
致病性不明,70型可引起
急性出血性结膜炎,71型可引起致死性
脑炎和麻痹型脊髓灰质炎。
甲型肝炎病毒(HAV) 又称72型病毒,直径27纳米,其
RNA的分子量为1.9×106。只有 1个血清型。
易感者除人外,尚有
黑猩猩、南美的白唇猴和
狨猴。
中国红面猴也可感染。近年已在猴胚
肾细胞和人肺
二倍体细胞上培养成功。甲型肝炎
潜伏期为15~40天。潜伏期的后期和发病早期,病毒由粪便排出,有
传染性。患病后可获终身免疫力。愈后良好,很少转为慢性。
猪水疱疹病毒(SVDV) 只有 1个血清型。与人的库克萨基病毒B5型有
共同抗原,
免疫血清能交互中和。猪是
自然宿主,主要经
伤口感染。在口腔粘膜、鼻头、乳房、蹄部发生
水疱,外观与
口蹄疫难以分辨。病毒主要存在于水疱皮和疱液中,内脏和肌肉含病毒量极微。疱皮中的病毒能抗强酸强碱。病毒可用猪原代肾细胞或传代
细胞培养并产生病变。接种乳鼠
弱毒疫苗、
组织培养弱毒疫苗、水疱皮和疱液灭活疫苗能控制本病的流行。
猪脑病毒(PEV) 有两个亚型,
捷克猪捷申病病毒和英国猪太法病病毒。除
美洲和
亚洲外,世界许多国家都已发现。主要病变为
中枢神经灰质坏死,
病死率90~
100%。灭活疫苗有一定效果,但未能完全控制此病。
鸡脑脊髓炎病毒(AEV) 单一血清型。自然病
毒株均有嗜肠性,
鸡胚适应的Van Roekel株有高度嗜神经性。经粪便和蛋传播,
雏鸡、
鹌鹑、雉均可被自然感染。人工接种可感染小鸭和小鸽。病毒可用易感雏鸡
神经胶质细胞或
纤维母细胞进行培养。可用疫苗预防。
鸭肝炎病毒(DHV) 可感染2周龄以下的小鸭,成年鸭、鸡、鹅都不感染。人工接种1~7日龄雏
火鸡能发病。此病在欧、亚、美3洲均有发生。从粪中排病毒,由消化道感染。可用鸭胚或鸡胚
细胞培养病毒。母鸭可在产蛋前2~4周接种
弱毒疫苗,使蛋黄中有足够的抗体,以保护
雏鸭。
人患普通
感冒的主要病原。与肠道病毒的区别如下:①不耐酸,pH3~5溶液中易被破坏;②人肾细胞中只在33℃旋转
培养物中才能很好繁殖,而肠道病毒在36~37℃静止培养可繁殖;③比重大,氯化铯浮力密度为1.38~1.42。
鼻病毒抗原性复杂,有100多个血清型。感染后可获得免疫力,但
维持时间短,不同型鼻病毒之间很少交叉保护,因而人可多次患感冒。对普通感冒尚无特异预防和治疗方法。
心病毒属 代表种为鼠脑心肌炎病毒,不耐酸。氯化铯浮力密度1.34,RNA含量31%。只有1个血清型。
口疮病毒属 因代表种
口蹄疫病毒引起口疮而得名。直径23~25纳米,氯化铯浮力密度1.43~1.45,RNA含量31.5%,不耐酸。
病毒 病毒
抗原性易变异。已发现A、O、C、Asia I、SAT1、SAT2、SAT37个正型和 60多个亚型。能自然感染
偶蹄动物,以牛、猪最为易感。人也可被感染,但症状轻。病毒对初生幼畜
感染性强,有些
毒株对牛
致病力强而对猪致病力弱,有些毒株则相反。1981年,用
基因工程技术已培育出带有口蹄疫免疫原性蛋白基因的细菌,将用于制造疫苗。
其他信息
90多年前有一个至少在全球造成2000万人死亡的凶手,它还从未接受正义的审判,它就是著名的“
西班牙流感病毒”。科学家相信,研究恶贯满盈的1918年“西班牙流感”可能有助于人类防范另一场灾难性流感的袭击。今天,1918年在人们的记忆中是模糊的。那年,
第一次世界大战以
同盟国的战败投降而告终。战争造成了1000多万人死亡,更多的人流离失所。在经历了4年之久的惨烈战争后,人们盼望着和平宁静的生活。然而就在此刻,一场更大规模的灾难使得一次大战的死亡幽灵相形见绌。这场在很多历史书中只是一则小小
脚注的灾难,就是所谓的“西班牙流感”。
最危险的感冒
“西班牙流感”也被称作“
西班牙女士”(SpanishLady),不过它却有些名不符实。首先,它似乎并不是从西班牙起源的。其次,这场流感绝对没有它的名称那样温柔。现有的医学资料表明,“西班牙流感”最早出现在美国
堪萨斯州的芬斯顿(Funston)军营。1918年3月11日午餐前,这个军营的一位士兵感到
发烧、嗓子疼和头疼,就去部队的医院看病,医生认为他患了普通的感冒。然而,接下来的情况出人意料:到了中午,100多名士兵都出现了相似的症状。几天之后,这个军营里已经有了500名以上的“感冒”病人。在随后的几个月里,美国全国各地都出现了这种“感冒”的踪影。这一阶段美国的流感疫情似乎不那么严重,与往年相比,这次流感造成的
死亡率高不了多少。在一场
世界大战尚未结束时,军方很少有人注意到这次流感的爆发———尽管它几乎传遍了整个美国的军营。
随后,流感传到了西班牙,总共造成800万西班牙人死亡,这次流感也就得名“西班牙流感”。9月,流感出现在
波士顿,这是“西班牙流感”最严重的一个阶段的开始。10月,美国国内流感的死亡率达到了创纪录的5%。战争中军队大规模的调动为流感的传播火上浇油。有人怀疑这场疾病是德国人的
细菌战,或者是
芥子气引起的。这次流感呈现出了一个相当奇怪的特征。以往的流感总是容易杀死年老体衰的人和儿童,这次的
死亡曲线却呈现出一种“W”型———20岁到40岁的青壮年人也成为了死神追逐的对象。到了来年的2月份,“西班牙流感”迎来了它相对温和的第三阶段。 数月后,“西班牙流感”在地球上销声匿迹了。不过,它给人类带来的损失却是难以估量的。科学家估计,大约有2000万到4000万人在流感灾难中丧生。相比之下,第一次世界大战造成的1000万人死亡只有它的1/2到1/4。据估计,在这场流感之后,美国人的
平均寿命下降了10年。
善化装凶手
作为一种
传染病,流感至少已经有了2000多年的历史。1918年“西班牙流感”的危害甚至超过了中世纪欧洲爆发的
鼠疫,与最近20年流行的
艾滋病打了一个
平手(全球大约有7000万人感染艾滋病,2000万人死亡)。
流行性感冒是比你想象的更严重的疾病。即便流感只有2.5%的死亡率,如果有10亿人感染,那么后果就是“西班牙流感”这样的灾难。流感的另一个危险之处是它的不稳定性:你患上了流感,你得到了一定的免疫力。但是你可能仍然逃不过明年的那场流感。相比之下,
风疹或者
天花之类的传染病只要患过一次就能获得终身的免疫力。
流感病毒的结构决定了它总是能侵害你。流感病毒的
遗传物质是单链的
核糖核酸(RNA),而不是你我身体中的遗传物质DNA。有两种
蛋白质像大头针一样“扎”在流感病毒的蛋白质外壳上,一种叫做
血凝素(HA),另一种叫做
神经氨酸酶(NA)。HA和NA的作用是负责让病毒———准备入侵细胞的和已经在细胞内复制、组装好的———顺利进出细胞。人体的
免疫系统也正是以HA和NA作为“
靶子”。如果指导HA和NA合成的流感病毒RNA发生了变化(这种变化发生的可能性要比DNA变化的可能性大),那么
人体免疫系统就对改变了结构的HA和NA“视而不见”。直到流感痊愈,你终于获得了对新的HA和NA的
识别能力,不过很不幸:下一次流感病毒的HA和NA可能又变得让你的免疫系统无法识别了。 迄今为止已经发现了15种HA和9种NA。科学家使用HA和NA区别各种流感病毒的身份,例如1968年的“香港型”流感被称作
H3N2。
尽管大多数人可能不知道或者早已忘记1918年的“西班牙流感”,科学家却一直保持着警惕。弄清85年前的那场灾难的原因有助于防止悲剧的重演。寻找将近一个世纪之前的疾病的病因并不是一件简单的事。直到1930年代,人类才分离出流感病毒。1950年代,美国曾经组织了考察队赶赴阿拉斯加挖掘死于1918年“西班牙流感”的病人的尸体,期望得到可供研究的
病原体。很遗憾,那些埋葬在
永久冻土带的尸体因为解冻腐烂而失去了研究价值。
直到1997年,
美国军事病理研究所的病理学家陶本伯杰(JefferyTaubenberger)领导的一个研究小组才第一次找到造成“西班牙流感”的感冒病毒RNA片断。陶本伯杰所在的研究所保留了将近一个世纪以来病人的组织样本,包括一些浸泡在
福尔马林中的“西班牙流感”病人的肺组织。在28份当年的样本中,只有一位21岁士兵的肺部样本完全符合当时“西班牙流感”的状况。正是在这份标本中,陶本伯杰用逆转录聚合酶链反应的方法找到了9段当年流感病毒的RNA“碎片”。RNA比DNA更容易分解,但是陶本伯杰发现的RNA片断已经能够提供一些“西班牙流感”病毒的线索了。这9段RNA片断分属5个不同的基因,其中包括制造HA和NA的基因。
通过比较,陶本伯杰发现造成“西班牙流感”大流行的病毒与
猪流感有相似之处,如果把它归类,那么它应该是H1N1型的。此前的理论认为,造成1918年流感大流行的病原体,可能是一种禽流感。 2001年,
澳大利亚的科学家吉布斯(MarkGibbs)在陶本伯杰的基础上有了进一步的发现。吉布斯把1918年流感病毒中负责制造HA的基因与30种类似的猪流感、
禽流感、人类流感病毒中的相同基因进行对比,结果发现了一个很有趣的现象:在这个基因的前部和后部是人类流感病毒的编码,而在基因的中段则是
猪流感病毒的编码。吉布斯认为,造成1918年全球流感大流行的原因,就是猪流感病毒的一段编码“跳”到了人类流感病毒的RNA中。
继续追踪
然而,也有一些科学家认为吉布斯的证据不够充分。他们认为,这种人类流感病毒的HA基因和
猪流感病毒的HA基因“混合”(科学家称之为“重组”)的可能性不大。陶本伯杰更是认为,吉布斯“错误理解”了他的数据。
要完全认识“西班牙流感”为什么如此凶恶,可能需要测出它的基因组的全部序列。一些科学家正在试图挖开更多的死于1918年流感的人的坟墓。
伦敦的玛丽王后
医学院教授奥克斯福德(JohnOxford)就是其中之一。去年,他打算从伯恩(PhyllisBurn,一位住在伦敦南部的20岁的女性)的尸体中采集肺部样本。伯恩当年因“西班牙流感”而去世,她被安葬在一个灌满了酒精的密封铅制棺材中。牛津相信,在伯恩的体内保存有完好的“西班牙流感”病毒。 重新调查“西班牙流感”有一定的危险性。科学家建议在
生物安全性最好的实验室中进行研究,以免“西班牙流感”病毒———假如真的能完整找到的话———泄漏出实验室,再度危害人类。不过相比之下,大自然才是终极的“
生物恐怖分子”。研究表明,野生的
水禽是感冒病毒的“
基因库”———它们拥有全部15种HA基因和9种NA基因,因此近些年,具有较强杀伤力的各类“禽流感”层出不穷。而猪由于既能感染水禽身上的流感病毒,又能感染人类流感病毒,它很可能会成为一种病毒的“
混合器”,即产生了拥有新的HA和NA的流感病毒。这样一来,人类的免疫系统就可能面临一场像1918年那样的严峻考验(所以中国很多地方就禁止在水源一公里范围内饲养禽畜)。
数十年来,
世界卫生组织(WHO)在全世界系统地监视人类流感病毒的变化趋势,但是对于猪流感,却没有一个很好的
监视系统。今年2月份,在WHO的一次关于
流感疫苗的会议上,
病毒学家韦伯斯特(RobertWebster)提议,WHO应研制储备针对所有15种HA的疫苗,以防止类似1918年“西班牙流感”的出现。 科学家们还在继续追踪“西班牙流感”。用陶本伯杰的话说,80多年前这个恶贯满盈的凶手,还从未接受正义的审判。
2022年3月9日消息,
亚马逊云科技宣布近期与加拿大
不列颠哥伦比亚大学云创新中心(
UBC CIC)达成合作,基于亚马逊云科技构建的超级
计算平台,助力国际科学家团队在短短11天内搜索了近600万份公开可用的生物样本,成功识别出超过13万种新的RNA病毒,其中包括9种新型
冠状病毒。
新RNA
2022年4月,美国
俄亥俄州立大学微生物学家从世界各地收集的海水样本中发现了5000多种新RNA病毒,并将它们归类的门的数量从5种增加到10种。
扩展RNA多样性
2024年10月9日晚,中山大学发布消息称,中山大学医学院施莽教授团队与阿里云李兆融团队在《细胞》(Cell)杂志发表论文,报告了全球范围的180个超群、16万余种RNA病毒的发现,大幅扩展全球RNA病毒的多样性。