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Half the truth is often a great lie.

埃博拉戰(zhàn)爭:最危險(xiǎn)的疫情如何爆發(fā)

科技 rock 11512℃ 0評(píng)論

在這場(chǎng)戰(zhàn)爭中,人這個(gè)物種擁有的某些優(yōu)勢(shì),以及造就這些優(yōu)勢(shì)的東西,是埃博拉病毒沒有的。如果埃博拉病毒會(huì)變異,我們也能變,而且可能比埃博拉更快。

這是自20世紀(jì)八十年代早期艾滋病毒出現(xiàn)以來,新的傳染病最危險(xiǎn)的疫情爆發(fā)。這次爆發(fā)似乎是從2013年12月6日開始的。在西非的幾內(nèi)亞,名叫Meliandou的村子,一個(gè)2歲男孩在腹瀉和發(fā)燒后死去。我們現(xiàn)在知道,他感染了埃博拉病毒。該病毒是一種寄生生物,通常存活在赤道非洲生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)尚未明確的物種體內(nèi)。該物種是埃博拉病毒的自然宿主,可能是一種果蝠,或是果蝠身上的小動(dòng)物——也許是種吸血昆蟲,蜱或者螨。

這次之前,埃博拉病毒在非洲中部和東部引起過幾次小規(guī)模的惡性爆發(fā)。醫(yī)務(wù)工作者迅速地控制了疫情,于是醫(yī)學(xué)界和科學(xué)界相信埃博拉病毒沒有太大威脅。 該病毒只通過血液和體液的直接接觸傳播,它似乎也沒有顯著的變異。

埃博拉感染了那個(gè)男孩之后,又傳給他的母親,她死了;又傳給他3歲的姐姐,死了,之后是奶奶,也死了。然后病毒離開村子,傳到幾內(nèi)亞、利比里亞和塞拉利昂的居民中。對(duì)埃博拉病毒沒有疫苗也沒有治療藥物,阻止病毒的唯一方法就是切斷傳染鏈。醫(yī)務(wù)工作者必須確定感染者并將他們隔離,監(jiān)控每個(gè)和他們有過接觸的人,確保病毒不會(huì)傳染到別的人,形成新的傳染鏈。西非的醫(yī)務(wù)工作者已經(jīng)跟不上傳染鏈了。太多人患病,已有二百多名醫(yī)務(wù)人員死亡。歐洲和美國的衛(wèi)生當(dāng)局似乎有能力防止埃博拉病毒在他們那里形成失控的傳染鏈,但他們也很擔(dān)心,如果埃博拉進(jìn)入尼日利亞的拉各斯,或者印度的加爾各答這種城市,情況會(huì)變成什么樣。現(xiàn)在感染埃博拉致病的人數(shù)未知,但目前已有報(bào)道的病例是九千多例,包括四千五百多例死亡,患病人數(shù)大約每三周一翻倍。這種病毒看來早已越過爆發(fā)階段,開始了蔓延。

埃博拉病毒傳染性極強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)表明,只要一個(gè)病毒粒子進(jìn)入人的血液,就能引起致命的感染。這也許就是為什么很多染病的醫(yī)務(wù)工作者,怎么也想不起是哪里犯了錯(cuò),使自己中招。人們推斷一個(gè)常見的入侵途徑是眼瞼,被污染的指尖很可能碰到濕潤的眼瞼內(nèi)膜。人們相信埃博拉病毒尤其通過接觸汗水和血液傳播,這兩種體液中含有高濃度的埃博拉病毒粒子。埃博拉病毒的攜帶者大量出汗,有的人會(huì)內(nèi)出血,伴有帶血的劇烈嘔吐和腹瀉。

在人體內(nèi)這么兇猛,埃博拉病毒卻是種簡單到詭異的生命形態(tài)。一個(gè)埃博拉病毒粒子僅由6個(gè)結(jié)構(gòu)蛋白構(gòu)成,它們鎖定在一起,樣子像是一縷煮熟的面條。埃博拉粒子大約只有80納米寬,1000納米長。要是它真有面條大小,那人的頭發(fā)直徑就有4米,就像紅杉巨木的樹干。

埃博拉病毒粒子進(jìn)入血液,隨波逐流,直到附著于一個(gè)細(xì)胞。粒子被拉進(jìn)細(xì)胞,隨即接管細(xì)胞的運(yùn)轉(zhuǎn),使細(xì)胞開始制造它的副本。大多數(shù)病毒利用特定組織的細(xì)胞來自我復(fù)制。例如許多感冒病毒在鼻竇和咽喉復(fù)制。埃博拉病毒同時(shí)攻擊多種人體組織,除了骨骼肌和骨骼。它尤其喜愛血管內(nèi)皮細(xì)胞,特別是在肝臟內(nèi)。大約18個(gè)小時(shí)后,被感染的細(xì)胞釋放數(shù)千個(gè)新的埃博拉病毒粒子,它們像線頭一樣從細(xì)胞里冒出來,直到整個(gè)細(xì)胞像一個(gè)胡亂纏繞的毛線球。這些粒子從細(xì)胞上脫離,由血流攜帶,并開始附著于更多的細(xì)胞,遍布全身。受感染的細(xì)胞又噴涌出更大量的埃博拉病毒粒子,感染更多的細(xì)胞,直到病毒達(dá)到增殖的高潮。受感染的細(xì)胞成群死亡,導(dǎo)致全身各處組織的破壞。這或許造成了埃博拉病毒感染者經(jīng)歷的極度痛苦。多個(gè)臟器衰竭,病人進(jìn)入突然、急劇的惡化,最終死亡。在致命病例中,字母「o」這么大的一滴患者血液里,很可能就含有一億個(gè)埃博拉病毒。

每個(gè)埃博拉病毒粒子內(nèi)部是一根由蜷曲蛋白質(zhì)構(gòu)成的管子,貫通整個(gè)粒子,像個(gè)內(nèi)套筒。用電子顯微鏡觀察,套筒有滾花的外觀。像病毒粒子的其他部分一樣,這種套筒構(gòu)造也是自然選擇的力量在漫長時(shí)間里造就的。埃博拉是一種絲狀病毒,而某些形態(tài)的絲狀病毒已經(jīng)存在了幾百萬年。在埃博拉病毒粒子的內(nèi)套筒里,哪怕再強(qiáng)大的顯微鏡也看不見的,是RNA,也就是包含了病毒的遺傳密碼,或者叫基因組的分子。遺傳密碼包含于RNA中的核苷酸堿基對(duì),或者叫字母組。這些字母組以正確的順序排列,組成一套完整的指令,使病毒能夠自我復(fù)制。據(jù)最近的統(tǒng)計(jì),眼下正在西非肆虐的埃博拉病毒的一份樣本,它的基因組中有18959個(gè)編碼字母;以生命體的標(biāo)準(zhǔn),這是一個(gè)小小的基因組。像埃博拉這樣,用RNA記載遺傳密碼的病毒,復(fù)制的時(shí)候很容易在編碼上出錯(cuò),這叫突變。目前這種病毒的遺傳密碼正在變化。 由于埃博拉病毒與人類的關(guān)系正不斷加深,它在怎樣變異的問題,對(duì)地球上每個(gè)人都意義重大。

塞拉利昂的凱內(nèi)馬市,凱內(nèi)馬政府醫(yī)院是一組煤渣磚蓋的低矮建筑,涂成黃色和紅色,金屬屋頂已生銹。醫(yī)院建在市中心附近的一處小山坡,據(jù)醫(yī)務(wù)人員說,那里通常擠滿了患者和家屬。這個(gè)城市坐落在肥沃的丘陵地帶,周圍有星羅棋布的小村莊,東北方向150公里,就是塞拉利昂、幾內(nèi)亞、利比里亞三國邊界匯聚處。這片邊境地區(qū)是埃博拉疫情的搖籃。幾十年來,凱內(nèi)馬醫(yī)院一直有一個(gè)12張病床的特殊病房,叫做「拉沙熱病房及研究計(jì)劃」。拉沙熱由拉沙病毒引起,病毒學(xué)家將它定為生物安全4級(jí)——致命、傳染性、沒有疫苗也沒有可靠的治療方法。今年5月,拉沙計(jì)劃的主任醫(yī)師,謝赫·烏馬爾·汗正密切關(guān)注埃博拉病毒,和拉沙一樣,埃博拉也是4級(jí)。病毒已在幾內(nèi)亞和利比里亞蔓延,但塞拉利昂還沒有報(bào)告病例。

5月23日前后,一名女子因流產(chǎn)入院。她的拉沙病毒檢查是陰性,但汗懷疑她可能感染了埃博拉病毒。后來知道,她參加了一個(gè)巫醫(yī)的葬禮,而巫醫(yī)最近去過幾內(nèi)亞,嘗試醫(yī)治一些埃博拉致病者,而后去世。汗要求為女子采血樣,并把她隔離在醫(yī)院的拉沙熱病房。汗是病毒性出血性疾病的專家,也是拉沙熱的世界頂尖專家之一,認(rèn)識(shí)的人都說他健談、熱情,多家美國研究機(jī)構(gòu)的病毒專家都跟他和他的下屬結(jié)下了深厚的友情。他花很多時(shí)間在醫(yī)院照料病人,這些病人一向很窮,不少人買不起藥,汗就給他們買,如果他們看上去在挨餓,他還給他們吃的。「得吃飯,不然好不了。」他對(duì)他們說。

在拉沙熱病房里與患者共處時(shí),汗穿著某個(gè)型號(hào)的生物危害防護(hù)服,也叫P.P.E.(personal protective equipment)。凱內(nèi)馬醫(yī)院的防護(hù)服包括一套白色特衛(wèi)強(qiáng)面料的連帽全身防護(hù)衣、呼吸罩、塑料面罩和護(hù)目鏡、兩雙手術(shù)手套、一雙橡膠手套、橡膠靴和塑料圍裙。拉沙熱患者會(huì)癲癇發(fā)作,出血,昏迷,很多人會(huì)死亡,哪怕得到很好的看護(hù)。到了晚上,汗喜歡和朋友看電視上的足球賽,值班累了,他會(huì)在塑料椅子上坐一會(huì)兒,跟人聊聊天,喝一罐雪碧。

流產(chǎn)女子住進(jìn)拉沙熱病房的第二天,一個(gè)化驗(yàn)員穿上防護(hù)服,把女子的一份血樣帶到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)。埃博拉病毒陽性。為了可靠,化驗(yàn)員通過電子郵件把化驗(yàn)結(jié)果發(fā)給了哈佛大學(xué)生物學(xué)副教授帕迪絲·撒貝緹(Pardis Sabeti)的實(shí)驗(yàn)室。多年來,撒貝緹與拉沙熱研究計(jì)劃關(guān)系密切,并成為汗的朋友。

撒貝緹是個(gè)苗條女人,三十過半,氣質(zhì)溫和。她是哈佛一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的帶頭人,并領(lǐng)導(dǎo)著麻省理工學(xué)院-哈佛大學(xué)博德研究所(Broad Institute)病毒基因組的研究。 她專攻生物體基因組的讀取和分析,尤其專于研究病毒進(jìn)化——病毒適應(yīng)環(huán)境的過程中如何隨著時(shí)間變化。閑暇時(shí),撒貝緹是獨(dú)立樂隊(duì)「一千天」的主唱和詞曲作者。由于埃博拉疫情給她帶來的工作,樂隊(duì)的第四張專輯推遲了出片。

當(dāng)撒貝緹得知埃博拉已到塞拉利昂,她召集了一個(gè)會(huì)議,她和同事們已經(jīng)開始把開會(huì)那個(gè)地方叫做埃博拉作戰(zhàn)室。那是麻省理工學(xué)院校園里,博德研究所一個(gè)陽光充沛的房間,有一張大桌子。在疫情蓄勢(shì)待發(fā)的時(shí)候,一組科學(xué)家定期來作戰(zhàn)室開會(huì),為人類針對(duì)埃博拉的防線排兵布陣,撒貝緹成了這個(gè)小組事實(shí)上的領(lǐng)導(dǎo)。 他們派小組成員帶著先進(jìn)的診斷設(shè)備,去凱內(nèi)馬,去尼日利亞,幫助當(dāng)?shù)蒯t(yī)生快速診斷埃博拉。「越快診斷埃博拉,也就能越快阻止它,」撒貝緹最近說。「但難題是,怎么阻止這東西?」

撒貝緹和研究小組制訂各種計(jì)劃,以盡快開始讀取病毒的基因組。一切針對(duì)埃博拉的藥物、疫苗、診斷試劑,都取決于它的遺傳密碼。研究人員知道,密碼在不斷變化。 埃博拉會(huì)不會(huì)在不斷變化中躲開針對(duì)它的防御?疫情從哪里來?是始自一個(gè)人,還是在不同的時(shí)間和地點(diǎn),從不同的人體內(nèi)開始?埃博拉病毒會(huì)不會(huì)變得更易傳染,傳播速度更快?

撒貝緹和小組構(gòu)思了一個(gè)方案,采集埃博拉感染者的血液樣本。不管從患者血液中發(fā)現(xiàn)了哪種埃博拉病毒,他們都要讀取基因組。中世紀(jì)修士手抄經(jīng)文的時(shí)候,出過各種錯(cuò)。由于埃博拉病毒復(fù)制時(shí)也會(huì)出錯(cuò),每個(gè)基因組就像一本手抄經(jīng),不同基因組之間就會(huì)出現(xiàn)可檢測(cè)到的差異;這病毒也不只「一種」。埃博拉病毒不是一種生物,而是一群。這是一個(gè)數(shù)量龐大的種群,彼此不同,每個(gè)病毒粒子都與其他粒子爭奪進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行自我復(fù)制的機(jī)會(huì)。在應(yīng)對(duì)不斷變化的環(huán)境時(shí),病毒群的遺傳密碼也在改變。通過觀察埃博拉的幾個(gè)基因組,科學(xué)家們希望從整體上把握病毒的形象,把它理解為隨著時(shí)間和空間流動(dòng)的海量遺傳密碼,就像從空間和時(shí)間維度觀察一個(gè)生命體。為了獲得基因組,他們需要血樣。

幾組流行病學(xué)家和醫(yī)務(wù)人員從凱內(nèi)馬出動(dòng),確認(rèn)了感染埃博拉致病的另外12名婦女。她們都參加了那個(gè)巫醫(yī)的葬禮。她們被送往凱內(nèi)馬醫(yī)院,安置在拉沙熱病房。烏馬爾·汗和塞拉利昂衛(wèi)生部的高官都急于對(duì)埃博拉病毒基因組測(cè)序,于是汗和撒貝緹與政府部門官員配合,采取了一種不干擾病人護(hù)理的采血方法:研究人員從臨床護(hù)理使用過的軟管當(dāng)中搜集血清樣本。這些管子是有生物危險(xiǎn)的醫(yī)療廢物,本應(yīng)在醫(yī)院的焚化爐燒掉。「我們盡一切所能使我們的采樣不留痕跡,」撒貝緹說。他們還從另外35名疑似曾接觸埃博拉病毒的人那里采了血樣。

成果是數(shù)量巨大的微型試管,裝有來自49人的血清。每個(gè)微型試管只有鉛筆削尖的筆頭那么大,盛著一小滴人血血清,金色,比一粒檸檬籽還小。液滴混合了大于自身劑量的化學(xué)殺菌劑,殺死埃博拉病毒。奧古斯丁·戈巴,醫(yī)院實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人,把這些小管里的滅菌血清裝進(jìn)一只盛滿冰的箱子,然后用DHL把箱子送往哈佛大學(xué)。

四天后,6月4日,箱子到了撒貝緹的實(shí)驗(yàn)室,名叫斯蒂芬·蓋爾(Stephen Gire)的科學(xué)家穿上生物防護(hù)服,把箱子帶進(jìn)一間狹小的生物防護(hù)實(shí)驗(yàn)室打開。樣品應(yīng)該是安全的,但蓋爾不敢怠慢。蓋爾高個(gè)子,話不多,透著嚴(yán)謹(jǐn)。他頗有廚藝天分,在2008年曾有機(jī)會(huì)參加電視競(jìng)賽節(jié)目「頂級(jí)大廚(Top Chef)」,但他沒去,而是去剛果民主共和國建立了實(shí)驗(yàn)室研究猴痘,一種與天花有關(guān)的病毒。 蓋爾的左前臂有一個(gè)猴痘病毒粒子的紋身,蓋爾自己把病毒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成風(fēng)格化的圖案,像一堆月牙兒。現(xiàn)在,在哈佛的實(shí)驗(yàn)室,面對(duì)沒開封的一箱從非洲來的血樣,他發(fā)現(xiàn)忘了帶刀。他掏出自己的車鑰匙,拆開包裝,取出那些微型試管。冰已經(jīng)化了,但試管仍是冷的,并且明顯安全:液滴的顏色說明,血清已是無菌的。 每支試管里容納著約十億個(gè)埃博拉病毒粒子。

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利比亞的首都蒙羅維亞,一位救援人員搬動(dòng)一位死去婦女的尸體。PHOTOGRAPH BY KIERAN KESNER / REX FEATURES VIA AP

蓋爾首先要從血清中提取病毒的遺傳物質(zhì)。蓋爾檢驗(yàn)了所有血樣中的埃博拉病毒。 采了血樣的49人里,有14人感染了埃博拉病毒。他只要看看就知道了:那些血樣中,病毒已破壞了血液,死掉的紅細(xì)胞使血清顯得渾濁。他工作到很晚,把所有試管放入離心機(jī)離心,并添加化學(xué)試劑。這一切完成后,他得到14小滴清澈的水溶液,盛在各自的試管里。每個(gè)液滴里含有數(shù)量龐大的RNA片段——曾在凱內(nèi)馬一帶那14名病患的血液里游蕩的埃博拉病毒的遺傳密碼碎片。 這些試管里有許多不同的基因組,因?yàn)槟切┎《驹趶?fù)制的時(shí)候可能有發(fā)生各種突變。

第二天早上,蓋爾開車到了麻省理工學(xué)院校園,帶著裝試管的箱子,試管里是含有埃博拉病毒RNA的液滴。在博德研究所的一間實(shí)驗(yàn)室,他和同事莎拉·維尼奇(Sarah Winnicki),還有另外兩個(gè)研究小組一起準(zhǔn)備好將要進(jìn)行解碼的RNA。準(zhǔn)備工作花了四天時(shí)間,而且蓋爾和維尼奇幾乎沒睡覺。最后,他們把14份樣本合并成一滴晶瑩剔透的水溶液。 這一滴水溶液里包含了大約六萬億個(gè)DNA片段。 每個(gè)片段都是血樣中某段RNA的鏡像。大多數(shù)片段都是人類的遺傳密碼,但有大約兩千億個(gè)片段是埃博拉病毒的遺傳密碼。還有數(shù)十億片段屬于各種細(xì)菌和其他病毒的密碼,各種碰巧活在在血液中的東西。這滴水溶液叫做片段文庫。

液滴中的每個(gè)DNA片段都被標(biāo)記上唯一的條形碼——八個(gè)DNA密碼字母的短組合——標(biāo)明了這個(gè)片段來自14個(gè)病人中的某一個(gè)。「你可以把每個(gè)標(biāo)上條碼的DNA片段看作一本書,」蓋爾說。「這本書有封面封底,上邊有一個(gè)ISBN號(hào)。這是一本小書,讀者很容易消化。你可以通過ISBN號(hào)找到這本書,這就是為什么液滴被稱為文庫。DNA片段文庫里的書全都有了ISBN號(hào),因此可以把文庫送進(jìn)一臺(tái)機(jī)器」——一臺(tái)基因測(cè)序儀——「這臺(tái)機(jī)器會(huì)讀所有的書。」液滴里包含的DNA字母書,比美國國會(huì)圖書館的藏書多多了。 這些書胡亂堆成巨大的一堆,每本書里有什么也不知道。

6月13日,星期五,蓋爾把一支裝有DNA片段文庫液滴的微型試管帶到博德研究所基因組學(xué)研究平臺(tái)的值班處。這個(gè)研究平臺(tái)設(shè)有若干裝滿DNA測(cè)序儀的房間。測(cè)序儀是一個(gè)白色長方的柜子,跟臥式冰柜差不多大,每臺(tái)價(jià)值一百萬美元,這個(gè)研究平臺(tái)有五十多臺(tái),成行排開。 這些測(cè)序儀從生物樣本里讀取DNA密碼,六名實(shí)驗(yàn)員全天候照料它們。最近,這些機(jī)器讀取了兔子、腔棘魚、瘧原蟲、攜帶瘧疾的蚊子、念珠菌、EB病毒的基因組,以及一些與癌癥、自閉癥和精神分裂癥有關(guān)的人類基因的基因組。

實(shí)驗(yàn)員用移液管從蓋爾帶來的埃博拉病毒液滴吸取了十分之一——這個(gè)量就像是潮濕天的一滴水汽——放在一片叫作流動(dòng)槽的載玻片上。這微小的液滴包含了來14名埃博拉患者血液的完整的DNA片段文庫。小水滴分散到流動(dòng)槽的多個(gè)通道,流動(dòng)槽放到一臺(tái)Illumina HiSeq 2500測(cè)序儀的上樣口,這是世界上最快的DNA測(cè)序儀之一。

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