Science重磅 | 为什么蝙蝠容易传播致命病毒?预防人类感染致命病毒的策略有哪些?

2020
10/13

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麦田兔子 / 生命科学前沿
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蝙蝠是多种导致人畜共患病病毒的天然宿主,能够携带数十种病毒,免疫特性可能是蝙蝠控制病毒的原因,这为人类抗病毒策略指明了新方向。

人畜共患疾病包括由病毒、细菌、衣原体、立克次体、真菌和蠕虫等病原体所引起的各种疾病。而蝙蝠是多种导致人畜共患病病毒的天然宿主,能够携带数十种病毒。随着人们对病毒所致人畜共患疾病的不断深入研究,蝙蝠受到了生物医学界越来越多的关注。

以往的研究表明,免疫特性可能是蝙蝠区别于其他动物,控制病毒的原因。多种病毒可以寄生在蝙蝠体内而不引起任何症状,因此,如何利用该特性开发制定预防及治疗人类病毒性感染疾病的策略仍是未解之谜

近日,来自美国国家野生动物研究中心的研究人员在Science发表了一篇名为“Contextualizing bats as viral reservoirs”的文章,基于COVID-19的肆虐,蝙蝠作为多种病毒的重要宿主再次进入大众视野,本文就蝙蝠作为病毒宿主的特异性提出了预防治疗人类病毒感染疾病的研究策略

人兽共患病是一个全球卫生难题

上世纪70 年代以来,全球范围内的新发传染病(emerging infectious diseases, EID)复发传染病(re-emerging infectious diseases, R-EID)就多达60 多种,其中半数以上是人兽共患病,即不仅仅是人类与其饲养的畜禽之间存在共患疾病,而且与野生脊椎动物之间也存在不少共患疾病,甚至后者的程度往往更加猛烈。

以往的研究利用创建的庞大数据库,分析了动物携带多种病毒传人的可能性。并识别了影响病毒能否由动物传播给人类的重要因素,给出最有可能对人类健康构成新威胁的地理位置,以及哺乳动物物种的图谱。科学家们发现,人兽共患病毒从宿主物种传播到人类的风险,随着动物与人类的亲缘关系、与人接触的机会和病毒性状的不同而有所不同。其中,蝙蝠携带的人畜共患病毒最多,其次是灵长类动物和啮齿类动物。

值得注意的是,近年来世界上爆发了几次比较严重的病毒性感染疾病,包括SARS病毒、MERS病毒、Ebola(埃博拉)病毒、Marburg(马尔堡)病毒以及新出现的SARS-CoV-2,这些病毒的起源都与蝙蝠密切相关。

蝙蝠如何携带大量致命病毒

为什么蝙蝠可以携带如此多的致命病毒?科学研究表明,这绝非偶然!2020年2月3日,eLife杂志发表的一篇名为:Accelerated viral dynamics in bat cell lines, with implications for zoonotic emergence的研究论文。研究人员将蝙蝠细胞进行体外培养后发现,它们能够产生强烈的抗病毒免疫反应,病毒也会因此变得具有更强的毒性。也就是说,蝙蝠体内强大的免疫系统增强了病毒的毒性,使得它们对于人类而言更加致命

该研究表明,当病毒感染蝙蝠时,蝙蝠会产生强烈的免疫反应。然而,这些免疫反应竟可以诱导病毒更快地自我复制。这一特性使蝙蝠自身成为了一个能快速繁殖病毒的储存库,而当蝙蝠体内的病毒进入其他哺乳动物(如人类)体内时,就会变得更加致命!

此外,除了可以抵御病毒之外,蝙蝠免疫系统的另一个关键是触发被称为“干扰素-α”的信号分子,从而减轻与抗病毒免疫反应有关的炎症。有科学假想提出,蝙蝠在进化过程中可能通过抑制DNA损伤引起的肿瘤和炎症延长寿命,提高繁殖能力。这也可能解释为什么蝙蝠可以抑制部分病毒诱导的炎症反应,即表现为亚临床感染,但这些病毒在寄生人体内时却表现出炎症免疫反应。

在进化过程中,蝙蝠有限的炎症反应,加上高种群密度和某些物种群居的特性可能促进病毒传播,而病毒可能会选择在缺乏类似防御的宿主中寄生而导致严重疾病。

如何将蝙蝠免疫学特征转化为人类抗病毒的新策略?

看到这里,相信很多读者都会迸发出一个想法,即然蝙蝠拥有如此强大的免疫学特征,是否可将其转化为人类抗病毒的新策略呢?

在上述的Science文章中,研究者就提到将对生物医学、种群和生态系统规模的人畜共患过程的理解整合起来,可通过减少病毒在蝙蝠宿主中的传播,预防人畜共患的出现。提示综合性研究在抵御病毒感染性疾病时的重要性

一项对2805个宿主-病毒相互作用的Meta分析显示,蝙蝠比其他哺乳动物更容易感染会感染人类的病毒

研究者们发现蝙蝠免疫系统的特性可能改变病毒相互作用,基因组测序技术的兴起为蝙蝠免疫的进化起源提供了重要的系统发育背景,同时促进了不同物种间的比较。研究者认为通过对不同的抗病毒特性研究,可能促进新方法的产生,从而预防和治疗人畜共患病

不同的蝙蝠免疫系统可能反映了蝙蝠对病毒组合和环境条件的生物地理变异的不同反应。确定蝙蝠的内在特征和外在因素如何相互作用来控制病毒传播、人畜共患的出现,以及确定生态进化的决定因素和抗病毒防御的范围可能有助于确定未报道的人兽共患病的宿主

人畜共患病概述图

此外研究者还强调,对蝙蝠基因组学和免疫的了解为利用CRISPR等基因编辑技术来设计野生蝙蝠的病毒抗性打开了大门。自然缓慢的人口更替将有助于维持疫苗诱导的群体免疫水平,从而减少干预的频率。但是,这种具有潜在变革性的战略需要对其有效性、安全性和生态影响进行严格调查,并需要克服社会接受的障碍

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关键词:
病毒,蝙蝠,免疫系统

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