在這場戰爭中,人這個物種擁有的某些優勢,以及造就這些優勢的東西,是埃博拉病毒沒有的。如果埃博拉病毒會變異,我們也能變,而且可能比埃博拉更快。
這是自20世紀八十年代早期艾滋病毒出現以來,新的傳染病最危險的疫情爆發。這次爆發似乎是從2013年12月6日開始的。在西非的幾內亞,名叫Meliandou的村子,一個2歲男孩在腹瀉和發燒后死去。我們現在知道,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系統內尚未明確的物種體內。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模的惡性爆發。醫務工作者迅速地控制了疫情,于是醫學界和科學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,傳到幾內亞、利比里亞和塞拉利昂的居民中。對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。醫務工作者必須確定感染者并將他們隔離,監控每個和他們有過接觸的人,確保病毒不會傳染到別的人,形成新的傳染鏈。西非的醫務工作者已經跟不上傳染鏈了。太多人患病,已有二百多名醫務人員死亡。歐洲和美國的衛生當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,但他們也很擔心,如果埃博拉進入尼日利亞的拉各斯,或者印度的加爾各答這種城市,情況會變成什么樣。現在感染埃博拉致病的人數未知,但目前已有報道的病例是九千多例,包括四千五百多例死亡,患病人數大約每三周一翻倍。這種病毒看來早已越過爆發階段,開始了蔓延。
埃博拉病毒傳染性極強。實驗表明,只要一個病毒粒子進入人的血液,就能引起致命的感染。這也許就是為什么很多染病的醫務工作者,怎么也想不起是哪里犯了錯,使自己中招。人們推斷一個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,有的人會內出血,伴有帶血的劇烈嘔吐和腹瀉。
在人體內這么兇猛,埃博拉病毒卻是種簡單到詭異的生命形態。一個埃博拉病毒粒子僅由6個結構蛋白構成,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,那人的頭發直徑就有4米,就像紅杉巨木的樹干。
埃博拉病毒粒子進入血液,隨波逐流,直到附著于一個細胞。粒子被拉進細胞,隨即接管細胞的運轉,使細胞開始制造它的副本。大多數病毒利用特定組織的細胞來自我復制。例如許多感冒病毒在鼻竇和咽喉復制。埃博拉病毒同時攻擊多種人體組織,除了骨骼肌和骨骼。它尤其喜愛血管內皮細胞,特別是在肝臟內。大約18個小時后,被感染的細胞釋放數千個新的埃博拉病毒粒子,它們像線頭一樣從細胞里冒出來,直到整個細胞像一個胡亂纏繞的毛線球。這些粒子從細胞上脫離,由血流攜帶,并開始附著于更多的細胞,遍布全身。受感染的細胞又噴涌出更大量的埃博拉病毒粒子,感染更多的細胞,直到病毒達到增殖的高潮。受感染的細胞成群死亡,導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歷的極度痛苦。多個臟器衰竭,病人進入突然、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埃博拉病毒。
每個埃博拉病毒粒子內部是一根由蜷曲蛋白質構成的管子,貫通整個粒子,像個內套筒。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,這種套筒構造也是自然選擇的力量在漫長時間里造就的。埃博拉是一種絲狀病毒,而某些形態的絲狀病毒已經存在了幾百萬年。在埃博拉病毒粒子的內套筒里,哪怕再強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,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,使病毒能夠自我復制。據最近的統計,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個編碼字母;以生命體的標準,這是一個小小的基因組。像埃博拉這樣,用RNA記載遺傳密碼的病毒,復制的時候很容易在編碼上出錯,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系正不斷加深,它在怎樣變異的問題,對地球上每個人都意義重大。
塞拉利昂的凱內馬市,凱內馬政府醫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。醫院建在市中心附近的一處小山坡,據醫務人員說,那里通常擠滿了患者和家屬。這個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、幾內亞、利比里亞三國邊界匯聚處。這片邊境地區是埃博拉疫情的搖籃。幾十年來,凱內馬醫院一直有一個12張病床的特殊病房,叫做「拉沙熱病房及研究計劃」。拉沙熱由拉沙病毒引起,病毒學家將它定為生物安全4級——致命、傳染性、沒有疫苗也沒有可靠的治療方法。今年5月,拉沙計劃的主任醫師,謝赫·烏馬爾·汗正密切關注埃博拉病毒,和拉沙一樣,埃博拉也是4級。病毒已在幾內亞和利比里亞蔓延,但塞拉利昂還沒有報告病例。
5月23日前后,一名女子因流產入院。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,她參加了一個巫醫的葬禮,而巫醫最近去過幾內亞,嘗試醫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,認識的人都說他健談、熱情,多家美國研究機構的病毒專家都跟他和他的下屬結下了深厚的友情。他花很多時間在醫院照料病人,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。」他對他們說。
在拉沙熱病房里與患者共處時,汗穿著某個型號的生物危害防護服,也叫P.P.E.(personal protective equipment)。凱內馬醫院的防護服包括一套白色特衛強面料的連帽全身防護衣、呼吸罩、塑料面罩和護目鏡、兩雙手術手套、一雙橡膠手套、橡膠靴和塑料圍裙。拉沙熱患者會癲癇發作,出血,昏迷,很多人會死亡,哪怕得到很好的看護。到了晚上,汗喜歡和朋友看電視上的足球賽,值班累了,他會在塑料椅子上坐一會兒,跟人聊聊天,喝一罐雪碧。
流產女子住進拉沙熱病房的第二天,一個化驗員穿上防護服,把女子的一份血樣帶到實驗室進行化驗。埃博拉病毒陽性。為了可靠,化驗員通過電子郵件把化驗結果發給了哈佛大學生物學副教授帕迪絲·撒貝緹(Pardis Sabeti)的實驗室。多年來,撒貝緹與拉沙熱研究計劃關系密切,并成為汗的朋友。
撒貝緹是個苗條女人,三十過半,氣質溫和。她是哈佛一個實驗室的帶頭人,并領導著麻省理工學院-哈佛大學博德研究所(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化——病毒適應環境的過程中如何隨著時間變化。閑暇時,撒貝緹是獨立樂隊「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,樂隊的第四張專輯推遲了出片。
當撒貝緹得知埃博拉已到塞拉利昂,她召集了一個會議,她和同事們已經開始把開會那個地方叫做埃博拉作戰室。那是麻省理工學院校園里,博德研究所一個陽光充沛的房間,有一張大桌子。在疫情蓄勢待發的時候,一組科學家定期來作戰室開會,為人類針對埃博拉的防線排兵布陣,撒貝緹成了這個小組事實上的領導。 他們派小組成員帶著先進的診斷設備,去凱內馬,去尼日利亞,幫助當地醫生快速診斷埃博拉。「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劃,以盡快開始讀取病毒的基因組。一切針對埃博拉的藥物、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。 埃博拉會不會在不斷變化中躲開針對它的防御?疫情從哪里來?是始自一個人,還是在不同的時間和地點,從不同的人體內開始?埃博拉病毒會不會變得更易傳染,傳播速度更快?
撒貝緹和小組構思了一個方案,采集埃博拉感染者的血液樣本。不管從患者血液中發現了哪種埃博拉病毒,他們都要讀取基因組。中世紀修士手抄經文的時候,出過各種錯。由于埃博拉病毒復制時也會出錯,每個基因組就像一本手抄經,不同基因組之間就會出現可檢測到的差異;這病毒也不只「一種」。埃博拉病毒不是一種生物,而是一群。這是一個數量龐大的種群,彼此不同,每個病毒粒子都與其他粒子爭奪進入細胞內進行自我復制的機會。在應對不斷變化的環境時,病毒群的遺傳密碼也在改變。通過觀察埃博拉的幾個基因組,科學家們希望從整體上把握病毒的形象,把它理解為隨著時間和空間流動的海量遺傳密碼,就像從空間和時間維度觀察一個生命體。為了獲得基因組,他們需要血樣。
幾組流行病學家和醫務人員從凱內馬出動,確認了感染埃博拉致病的另外12名婦女。她們都參加了那個巫醫的葬禮。她們被送往凱內馬醫院,安置在拉沙熱病房。烏馬爾·汗和塞拉利昂衛生部的高官都急于對埃博拉病毒基因組測序,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理的采血方法:研究人員從臨床護理使用過的軟管當中搜集血清樣本。這些管子是有生物危險的醫療廢物,本應在醫院的焚化爐燒掉。「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。
成果是數量巨大的微型試管,裝有來自49人的血清。每個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殺菌劑,殺死埃博拉病毒。奧古斯丁·戈巴,醫院實驗室的負責人,把這些小管里的滅菌血清裝進一只盛滿冰的箱子,然后用DHL把箱子送往哈佛大學。
四天后,6月4日,箱子到了撒貝緹的實驗室,名叫斯蒂芬·蓋爾(Stephen Gire)的科學家穿上生物防護服,把箱子帶進一間狹小的生物防護實驗室打開。樣品應該是安全的,但蓋爾不敢怠慢。蓋爾高個子,話不多,透著嚴謹。他頗有廚藝天分,在2008年曾有機會參加電視競賽節目「頂級大廚(Top Chef)」,但他沒去,而是去剛果民主共和國建立了實驗室研究猴痘,一種與天花有關的病毒。 蓋爾的左前臂有一個猴痘病毒粒子的紋身,蓋爾自己把病毒的內部結構設計成風格化的圖案,像一堆月牙兒。現在,在哈佛的實驗室,面對沒開封的一箱從非洲來的血樣,他發現忘了帶刀。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埃博拉病毒粒子。
利比亞的首都蒙羅維亞,一位救援人員搬動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。蓋爾檢驗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,死掉的紅細胞使血清顯得渾濁。他工作到很晚,把所有試管放入離心機離心,并添加化學試劑。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。每個液滴里含有數量龐大的RNA片段——曾在凱內馬一帶那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,因為那些病毒在復制的時候可能有發生各種突變。
第二天早上,蓋爾開車到了麻省理工學院校園,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驗室,他和同事莎拉·維尼奇(Sarah Winnicki),還有另外兩個研究小組一起準備好將要進行解碼的RNA。準備工作花了四天時間,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DNA片段。 每個片段都是血樣中某段RNA的鏡像。大多數片段都是人類的遺傳密碼,但有大約兩千億個片段是埃博拉病毒的遺傳密碼。還有數十億片段屬于各種細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DNA片段都被標記上唯一的條形碼——八個DNA密碼字母的短組合——標明了這個片段來自14個病人中的某一個。「你可以把每個標上條碼的DNA片段看作一本書,」蓋爾說。「這本書有封面封底,上邊有一個ISBN號。這是一本小書,讀者很容易消化。你可以通過ISBN號找到這本書,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,因此可以把文庫送進一臺機器」——一臺基因測序儀——「這臺機器會讀所有的書。」液滴里包含的DNA字母書,比美國國會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研究平臺的值班處。這個研究平臺設有若干裝滿DNA測序儀的房間。測序儀是一個白色長方的柜子,跟臥式冰柜差不多大,每臺價值一百萬美元,這個研究平臺有五十多臺,成行排開。 這些測序儀從生物樣本里讀取DNA密碼,六名實驗員全天候照料它們。最近,這些機器讀取了兔子、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的人類基因的基因組。
實驗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——這個量就像是潮濕天的一滴水汽——放在一片叫作流動槽的載玻片上。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。小水滴分散到流動槽的多個通道,流動槽放到一臺Illumina HiSeq 2500測序儀的上樣口,這是世界上最快的DNA測序儀之一。
轉載請注明:北緯40° » 埃博拉戰爭:最危險的疫情如何爆發