蝙蝠病毒的缓和

2020-07-03 20:17:41

在三月份的几个星期里,阿林杰·班纳吉会在早上6点吃早餐,然后开车穿过多伦多空荡荡的道路去一个限制进入的实验室。然后,他准备好开始工作,戴上三层手套,戴上装有空气净化呼吸器的头盔面罩,穿上外科风格的长袍。

实验室的联锁门和特殊的过滤通风系统,在空气循环出现故障时安装了报警器,旨在阻止向外的气流。在替补席上坐了八个小时后,班纳吉会把他的擦洗和靴套放在一边消毒,脱下他的工作运动鞋,回到同事家里的地下室公寓。

多伦多实验室的严格条件-仅比生物安全等级中最安全的级别低一个级别-是至关重要的。Banerjee是一名病毒学家,他所在的团队致力于从加拿大首批患者中分离出SARS-CoV-2病毒。随着大流行的展开,他几乎觉得在遏制实验室里穿上西装比在外面更安全。

研究小组正在推动分离病毒,这样他们就可以在疫苗开发上取得飞跃。班纳吉是蝙蝠侠。他拥有生物安全实验室工作的专业知识和分离危险病原体的经验。他研究了蝙蝠如何与引起MERS的病毒相互作用,MERS是哺乳动物可能携带的数百种冠状病毒之一。

蝙蝠作为致命病毒的宿主而变得臭名昭著。除了拥有导致人类反复爆发的MERS病毒的祖先版本外,蝙蝠还与导致2003年非典爆发和今天的新冠肺炎大流行的病毒有非常近的亲缘关系。它们是亨德拉(Hendra)、尼帕(Nipah)和马尔堡病毒(Marburg Virus)的天然宿主-所有这些病毒都可能对人致命-它们也是埃博拉病毒的疑似宿主。埃博拉病毒在非洲的多次爆发中已导致数千人死亡。

蝙蝠还可以携带各种各样的流感病毒,以及感染人类的丙型肝炎病毒的亲属。研究表明,一些今天只感染人类的病毒,如麻疹和腮腺炎,其进化起源于蝙蝠。

然而,尽管有一长串蝙蝠栖息的病毒,这些动物似乎并没有被它们许多看不见的居民所困扰。科学家们想知道为什么。今天,他们中越来越多的人怀疑,关键在于蝙蝠免疫系统的特殊功能-这些功能可以激发对病毒入侵的反应,而这种反应与人类的反应截然不同。“这非常耐人寻味,”班纳吉说。“我每天醒来都在想这件事。为什么蝙蝠的这种免疫反应与我们的如此不同,与其他哺乳动物如此不同?“。

当然,许多病毒存在于野生动物中,往往对它们的自然宿主造成的伤害很小,只有当它们设法跳到人类或其他与它们没有很长进化历史的生物身上时,才会给我们带来麻烦。鸭子和其他水鸟携带着无数的甲型流感病毒;猪并不会因为携带戊型肝炎而感到不安,但蝙蝠似乎是特别的,如果只是在它们携带和似乎能耐受的高调病毒的数量上。

在新冠肺炎出现之前,科学家们已经在拼凑蝙蝠和病毒关系的一些特性。这项研究具有了新的紧迫性。它提出了一个耐人寻味的可能性。如果我们更好地了解蝙蝠是如何耐受病毒乘客的,比如说,通过增加一种免疫蛋白的活性,或者降低另一种免疫蛋白的活性,我们可能会更好地理解病毒感染是如何在人类体内进行的。这反过来可能表明,治疗可能会使人们的感染不那么严重。

蒙特利尔麦吉尔大学(McGill University)的细胞免疫学家朱迪思·曼德尔(Judith Mandl)表示:“与其试图重新发明轮子,我们可以从蝙蝠的进化中学习,在蝙蝠身上,结果不是疾病,而是一种能够在感染特定病毒后存活的东西,”蒙特利尔麦吉尔大学的细胞免疫学家朱迪思·曼德尔(Judith Mandl)说。“如果我们弄清楚了这一点,那么也许我们可以应用同样的原理来调节人类的免疫反应。”

蝙蝠令人印象深刻的抵御疾病的能力长期以来一直受到人们的关注。1932年,一份关于澳大利亚果蝠的学术报告指出,“没有发现果蝠种群中发生流行病的可靠证据。”1957年一篇关于东南部肌炎蝙蝠的论文指出,“疾病显然不重要……。在这项研究的过程中,我观察了佛罗里达州每一个已知洞穴中的100多万只蝙蝠,我从未发现过一只死蝙蝠,只看到一只看起来有病的蝙蝠。“。

当然,今天美国的蝙蝠有麻烦了:十多年来,白鼻综合症背后的欧亚真菌已经导致许多蝙蝠物种大量死亡。但是,除了少数例外--包括狂犬病和更不知名的塔卡里贝病毒--当蝙蝠感染病毒时,它们似乎不会生病。

“似乎没有与这些感染有关的病理因素--没有相关的临床症状。它们可以保持良好的健康状态,没有明显的疾病迹象,“位于博兹曼的蒙大拿州立大学(Montana State University In Bozeman)传染病生态学家和野生动物兽医蕾娜·普洛赖特(Raina Plowright)说。她与人合著了一篇关于蝙蝠和病毒的新评论。

当宿主--无论是蝙蝠还是人类--感染致病病原体时,随之而来的相互作用通常被描述为一场战斗:宿主的免疫系统拔出大炮,与入侵者作战并将其消灭。用免疫学的话说,这就是所谓的抗药性;它的终极目标是摧毁病原体。

但是人们越来越认识到疾病耐受性的重要性,这是一种“保持冷静并继续下去”的方法,在这种方法中,免疫系统限制了对宿主的附带损害,但并不担心消除每一丝病原体。最近的几项研究表明,这种耐受性模型捕捉到了蝙蝠是如何与它们携带的许多病毒相互作用的。

许多细节都缺失了:大约有1300种蝙蝠-它们是第二大哺乳动物目,数量仅次于啮齿动物-研究通常集中在一种或几种上。但一幅粗略的图景正在浮现。研究表明,蝙蝠的免疫系统通过两种关键方式对付掠夺的病毒入侵者:首先,蝙蝠发动一种快速而细微的攻势,阻止病毒肆意繁殖。第二,也许更重要的是,他们降低了免疫步兵的活动,否则可能会引起大规模的炎症反应,造成的损害比病毒本身更大。

“蝙蝠有很多这种良好的免疫反应--抑制病毒复制--来保护它们,”Banerjee说。“而且它们几乎没有什么不太好的免疫反应,那就是炎症。”

在这种由两部分组成的蝙蝠免疫反应中,关键的参与者是干扰素,这是一种小的信号分子,因其干扰病毒复制的天赋而得名。一般来说,它们是哺乳动物的第一道防线:当细胞被病毒感染时,它们会释放各种干扰素作为警报信号,一些免疫系统细胞也是如此。

但是蝙蝠似乎走得更远。首先,一些物种拥有大量制造干扰素的基因:大飞狐(Pteropus Vampyrus)和小棕蝠(Myotis Lucifugus)只有几十个基因可以制造一种干扰素,称为1型干扰素;埃及果蝠(Rousettus Aegyptiacus)是马尔堡病毒的自然宿主,它有46个基因(人类大约有20个)。

黑狐狸(Pteropus Alecto)似乎使用了另一种策略:在这个物种中-以及较小的短鼻子果蝠(Cynopterus Brachyotis)-一些制造干扰素的基因总是被激活,即使没有病毒入侵要与之抗衡。在黑狐狸身上,这些“永远开启”的干扰素,除了其他功能外,还会启动一种酶的产生,这种酶可以分解病毒遗传物质。

黑色飞狐和大棕色蝙蝠(Eptesicus Fuscus)的翅膀上还有另一个把戏。他们有一种超强的蛋白质,其作用是打开某些干扰素基因的“开启”开关。Banerjee和他的同事使用基因改变的人类和蝙蝠细胞进行的实验发现,在这两种细胞中,蝙蝠蛋白在接触狂犬病病毒的表亲后,在控制病毒数量方面比人类版本更好。

换句话说,蝙蝠似乎有多层干扰素保护:一层随时准备迅速抑制病毒复制,另一层更标准,在病毒入侵出现后增强活动。但这不只是一拳两拳。一些蝙蝠的干扰素基因数量之多,暗示了一种更灵活、更细微的反应。

波士顿大学医学院的计算免疫学家托马斯·开普勒(Thomas Kepler)说,拥有一个基因的许多副本提供了机会,他完成了埃及果蝠的大部分研究。一些基因可以增强或降低它们的活性,而另一些基因则保持正常的功能。与其所有的干扰素都发出标准的“备战”警报,有些人可能会告诉细胞按兵不动。

开普勒说,信息可能是,“我们有病毒,让我们尽可能长时间地使用软实力。”