圆桌实录|李健:人类如何与病毒抗争?

2022
05/07

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新康界
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面对病毒的侵袭,人体并不是束手就擒,而是有一套非常强大的免疫系统在适应,它们一直在与病毒作战,并一起进化。


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▲ 第39期卫生政策上海圆桌会议·精彩短视频

导读

在“病毒防控,如何持久?”-第39期卫生政策上海圆桌会议上,亚马逊云科技(AWS)大中华区首席医疗行业总监李健(北京大学生命科学学院病毒免疫和再生医学博士)介绍了病毒相关的背景,并分享了人类与病毒纠缠的过去、现在与未来。  
   他认为,病毒和人类物种一直在进化,互相依存和适应, 双方的缠斗会继续。近数十年来,一些病毒大流行的威胁越发显著。对于病毒我们要保持敬畏心,在科学研究、发展公共卫生体系和全球合作共享方面要不断加强,同时谨防全球化趋势下,病毒更加“便捷”的传播,以及防范生物武器的使用。

以下内容根据会议现场发言整理而成。


正文字数丨5633字
预计阅读丨10 分钟

01

病毒,是全人类继续统治地球面临最大的威胁     

 李 健博士 亚马逊云科技(AWS)大中华区首席医疗行业总监 

我有很多观点来源于知名的微生物学家英国爱丁堡大学的副校长Dorothy Crawford看不见的敌人》这本书,当然也结合了我个人的观察和我过去的一些理解。

最近有一部叫做《不要抬头》的电影,它嘲讽了美国主流社会经常忽视一些重大的危机现状。那么人类面对彗星撞击地球、全球变暖,面对新冠病毒,面对空气污染,甚至面对外星人入侵等类似的危机话题。威胁最大的是哪一个?

几十年前,诺贝尔奖获得者生物学家乔舒亚·莱德伯格曾直接点出对全人类继续统治地球面临的最大威胁就是病毒。最早的哺乳动物病毒在2.2亿年以前就已经出现了,是疱疹病毒,我们吃的软体动物比如生蚝等也携带有疱疹病毒。病毒和人类物种一直在进化,互相依存和适应。

在过去数十年间,随着公共卫生医疗事业的发展,某些病毒的大流行不是越来越被控制,反而是它们带来的威胁越来越显著在增加。比如埃博拉病毒的致死率高达百分之几十,艾滋病病毒难题一直没有被攻破,还有引起拉沙热的拉沙病毒、引起流行性出血热的汉坦病毒,以及目前一直困扰全球的新冠病毒等。

02

人类对病毒的认识     

人类对病毒的认识进展是非常缓慢的, 甚至很长时间里,人类对病毒的认识都是片面的、错误的。从“医学之父”希波克拉底那个时代到19世纪初,两千年来人类根本不知道病毒的存在,曾以“瘴气”将之表达后来才慢慢发现瘴气形成的背后与病毒密切相关。

19世纪中叶到20世纪初,人类对病毒的研究有了一个较大的进步,法国科学家皮埃尔·鲁发现了病毒的一种特性,即有滤过性,科学家能够用很小的孔径把其他的微生物都过滤掉,唯独病毒无法过滤,因而滤过以后的滤液仍会感染动物。但皮埃尔先生仍然认为病毒只是一种存在滤过性物理特性的细菌,是一种滤过性的微生物。可以说,当时人们对病毒和细菌 “傻傻分不清楚”。

一直到上个世纪中叶,随着电镜技术的发展,也包括DNA双螺旋结构理论的提出,人们对病毒的认识才有了真正的突破。病毒的本质就是蛋白质加核酸,外面有一层蛋白质组成的衣壳,里面的核酸可以是RNA也可以是DNA,非常简单的组装,但是延续了这么多亿年的进化。

病毒是生命吗?其实在正统的学术界这仍然是一个没有被回答的问题,是一个灰色地带,病毒可以认为是一个生命也可以认为不是。因为生物学上对生命的定义是能够自主繁殖、自主生存,但是病毒明显不是,病毒最大的特点就是需要宿主,即需要依靠宿主细胞才能生存繁殖下去,所以病毒可以认为是一种特殊的生命形式。

病毒与宿主相爱相杀几亿年,这种情况还会继续延续下去吗?这是毫无疑问的,病毒与宿主细胞之间是一场永无休止的战争。如何与病毒共存可能是我们这一代和接下来无数代所需要面临的问题。HIV病毒、乙型肝炎病毒、乳头瘤病毒、麻疹病毒、腮腺炎病毒等都是一些与人类密切相关的病毒。

病毒有多可怕?它聪明到有若干种方式感染人类,比如通过血液传播、母婴传播、虫媒传播,以及空气传播等等,新冠病毒就是通过空气传播。所以说只要我们有呼吸、有血流、有后代就有可能感染任何形式的病毒。

病毒这么轻巧、简单又非常聪明的东西,它进入宿主细胞进行复制的方式也相对保守。病毒进入任何宿主细胞的机制大体都是类似的,如图1所示,首先病毒结合细胞膜受体吸附于宿主细胞表面,再以细胞内吞等方式侵入细胞内,然后病毒脱去外层衣壳,利用宿主的“细胞工厂”帮其生产核酸、蛋白质,并大量的组装病毒,最后被感染的细胞崩解,释放出病毒颗粒。几乎所有的病毒都是以这样的方式来完成“巧妙”的侵袭。

图 1 病毒侵入细胞自我复制的基本过程

面对病毒的侵袭,人体并不是束手就擒,而是有一套非常强大的免疫系统在适应,它们一直在与病毒作战,并一起进化。如图2所示,它展示了人体抵抗病毒的主要免疫机制,简单说涉及两种细胞,一种是T细胞,一种是B细胞。图中间有一个细胞叫“辅助T细胞”,它是核心,是免疫系统的“司令官”,人体通过它来调动其他的免疫细胞抵抗病毒。

图 2人体抵抗病毒的主要免疫机制

辅助T细胞调动B细胞,B细胞就是我们熟知的产生抗体的细胞。产生抗体其实并不是抵抗病毒的全部,因为我们发现已经有很多新冠病人感染病毒后痊愈,但是体内的抗体水平很低,这是因为辅助T细胞还可以激活“毒杀T细胞”,或者叫“杀手T细胞”,这种细胞可以干掉病人体内那些已经被感染的细胞。所以说我们人体的免疫机制也是非常聪明的,通过这样的方式建立强大的整合免疫系统。

03

我们与病毒缠斗的过往     

前面介绍了一下病毒相关的背景,希望让大家可以认识到,病毒是一个多么简单又多么复杂的对手。下面讲讲我们与病毒缠斗的过往,之所以用“缠斗”这个词,是因为这个词代表双方永远没有胜负,会一直斗下去。我们来分享几个历史上人类与病毒缠斗的故事。

第一个故事是:差点让美国“亡国”的黄热病。

1793年美国费城爆发黄热病,仅仅四个月死亡人数就超过4千人,是当地人口的1/10。这一恐怖疾病前后折磨了美国两个多世纪。一直到1900年,美国陆军成立黄热病委员会,才最终确认罪魁祸首是蚊子传播的病毒:黄热病病毒通过蚊子,在猴-猴(丛林)、猴-人、人-人(城市)之间传播。1937年相关疫苗开发成功,最终阻止了当时疫情的爆发。

黄热病病毒难以发现是因为传播方式不同于以往,和美国科学家当时认识到的情况不同。当时出现黄热病病毒感染的一个典型场景是,即使把这些感染病人关在码头或在海边隔离,但是病情依然会在整个城市蔓延,就是因为蚊子会不受限制的把被感染病人身上的病毒带到城市其他地方继续传播。

这给我们的启示是什么呢?虽然黄热病和登革热病毒主要是在热带传播,但在城市化、全球化和全球变暖趋势下,病毒传播的纬度和范围是可以逐渐扩充的,我们应该警惕黄热病和登革热病毒的全球性蔓延,尤其是中国幅员辽阔,难免会有合适的传播条件,而且从国外回来的人也可能会将病毒带回国。

黄热病病毒最容易聚堆的地方就是废弃轮胎里面,下雨后会堆积有很多死水,蚊子在里面大量产卵。这也给我们提示,城市公共卫生尤其要关注城乡接合部类似的死角,不然黄热病这样的病毒流行极会有爆发的可能。

第二个故事是:澳大利亚疯狂的兔子们。

上个世纪初,澳洲“兔满为患”(穴兔)达到过上百亿只,面对这种物种入侵,澳洲人束手无策。在1950年,兔粘液瘤病毒(Myxoma virus)被从欧洲引入澳大利亚,当年就杀死了99.8%的兔子。可以说这个病毒效果极好

这样看来有时候我们也可以利用病毒来做一些好事,比如控制物种入侵,但7年之后就发生了反转。澳洲感染兔粘液瘤病毒的兔子就只有四分之一会出现死亡;而到了今天,澳大利亚又出现了“兔满为患”的情况,据统计依然至少有几亿只的穴兔存在。为什么这个病毒没有消失但不管用了?这涉及一个生物学和病毒学上的概念,即病毒的自然选择。

在兔粘液瘤病毒施加的近70年的自然选择压力下,兔子为了生存,其DNA发生了变异与进化,会选择有利于生存的DNA突变,让它们对这种病毒有更强的抵抗力,所以越来越多的兔子有抵抗兔粘液瘤病毒的能力。

但病毒也不是一成不变的,和宿主的变化类似,后来毒性更弱的兔粘液瘤病毒株逐渐占据了主导地位,因为宿主死太快对它的传播没有好处。这跟新冠病毒的奥密克戎变异株情况是不是很像?可见新冠病毒同时也在经历着自己的自然选择。

这带给我们的启示是,在时间的进化轴上,病毒和宿主都会一直发生各种突变,并且彼此相适应,宿主会建立起自然的抵抗力,完成自然选择。

从短期来看,病毒通常比宿主有优势,因为它们的繁殖周期短得多。我们人类的繁殖周期远高于兔子的繁殖周期,也就是说,理论上人类需要长得多的时间才能适应一种新的致命病毒,所以人类不能期望通过所谓“被动群体免疫”来和病毒共存,我们可能来不及经历完病毒压力下的自然选择就会被干掉一大半,造成大量无辜的牺牲。“被动群体免疫”是不符合科学逻辑的,任何鼓吹“被动群体免疫”,是对人类生命权的藐视。

第三个故事是:历史上第一次蓄意传播病毒。

1763年,英国驻北美总司令杰弗里.阿默斯特爵士批准下属向宾夕法尼亚州皮特堡周围侵扰欧洲定居者的美洲土著分发带有天花病毒的毛毯,以驱赶和毒害本地的印第安人。其实后续类似的恶性事件还有不少,比如日本臭名昭著的731部队也是罪行累累。

病毒对人类最大的威胁之一,可能就是生物战中病毒的使用。我们应该要敬畏病毒,防范生物战,尤其进入20世纪后,人类有了制造大量细菌和病毒的能力。比较好的情况是国际上已经意识到了生物战的危害,1975年全球《禁止生物武器公约》也已生效,但这并不能完全消除威胁。

第四个故事是:全球流感监控网络。

在过去的100年间,发生过三次流感大流行:每一次都如海啸般席卷全球。比如1918的“西班牙大流感”,其并不源自于西班牙,追根溯源最初爆发地是美国。当时全世界有1/3的人口被感染,死亡人数达到了5千万之多。全球公共卫生手段不断发展,特别是流感疫苗的注射,最终有效的控制住了流感疫情。

不过流感病毒为了逃避被消灭,会不断选择最有效的突变策略传播下去,所以每次人类开发出新的流感疫苗,流感病毒都存在有突变逃逸的可能性。而当新的病毒毒株出现,原有疫苗就可能变得无效。

1947年,世界卫生组织(WHO)建立了全球流感监测系统,涉及到85个国家的110个实验室。世界卫生组织基于该系统的数据,对下一个冬季的全球性流感疫苗中应包含的流感病毒毒株给出建议,意义在于给全球流感防控提供有效的防控方式,同时也防范相应的呼吸道疾病。

事实上,新冠病毒Covid-19在美国的第一例社区传播案例(发生在西雅图),也是通过该系统在第一时间发现的。由此可见,对流感病毒这一类通过空气传播的病毒而言,全球范围的监测至关重要。

第五个故事是:“小儿麻痹症”将成为历史。

脊髓灰质炎最早记录在古埃及第十八王朝(公元前1580年),直到1955年发明的疫苗对流行性脊髓灰质炎产生了巨大影响,美国的发病率很快下降了90%。

Ⅱ型Ⅲ型脊灰野病毒先后2015年、2019年被WHO宣布已在全球范围内被消灭。脊髓灰质炎暨小儿麻痹症几乎成为历史,现在只有少数几个非洲国家存在极少的Ⅰ型脊灰野病毒。

第六个故事是:病毒诱发人类肿瘤?

不少证据显示,一些肿瘤的发生与病毒密切相关,人类肿瘤病毒学这一新兴学科由此诞生,不断探索着病毒与肿瘤间的奥秘和防治的办法。

其中最出名的就是HPV宫颈癌疫苗,它号称是世界上唯一能预防癌症的疫苗,能长效预防90%的HPV感染,接种宫颈癌疫苗可以降低宫颈癌及其癌前病变的发病率。甚至还有很多男性同胞也会打这个疫苗,因为它能够防止一些男性相关疾病和肿瘤的发生。

04

我们学到了什么?     

在与病毒缠斗的历史长河中,我们学到了什么呢?

第一,科学研究的重要性。这些研究包括流行病学、基因组学、创新诊疗方法、数字化技术等等。比如这次新冠疫情中,如果没有中国科学家在早期通过基因组学方法把病毒基因序列测出来并分享至全球,如果没有后续创新诊疗方法,包括居家筛查、创新疫苗等的出现,就不可能有今天相对受控的全球疫情防控格局。此外,数字化技术帮助我们大幅度降低疫情期间相互传播的几率,让很多人可以居家办公、居家通讯。

第二,发展公共卫生体系的重要性。医疗和公共卫生其实完全是两个不同的概念,在古希腊神话里面,医疗和公共卫生分别由阿波罗的儿子和阿波罗的孙女掌管。由两个神分管,代表从古希腊开始人们就意识到公共卫生事业与医疗是不一样的,但两者又密不可分。医疗是用来治病和诊断的,而公共卫生的主要目的是预防疾病,促进大众健康。

一个反面的教材是,美国从奥巴马政府、特朗普政府开始就一直在削减公共卫生事业的预算,并不断进行裁员,甚至将一些重大公共卫生项目全部砍掉。这就导致了虽然美国的医疗技术非常先进,医疗体系非常健全,但是美国的公共卫生系统简直成了“一滩烂泥”,在新冠疫情面前不堪一击。

第三,全球合作共享的必要性,这是以往全球大流行病给我们的教训与收获。

第四,敬畏病毒、敬畏进化。人类在自然选择方面斗不过病毒,所以就要用更聪明的策略与病毒对抗。“被动群体免疫”是伪命题,把“与病毒共存”理解成“躺着等病毒感染”是最愚蠢的做法。

第五,谨防全球化趋势下,病毒更加“便捷”的传播。比如各地疫情的反复出现,就常是因为大量境外输入的病例导致。

第六,防范生物武器。依然是老生常谈,警钟长鸣。

演讲嘉宾:




李健 博士

亚马逊云科技(AWS)大中华区首席医疗行业总监

毕业于北京大学生命科学学院,在病毒免疫、胚胎干细胞、基因组学和临床肿瘤领域发表过数篇高水平国际学术论文,拥有多项肿瘤生物标记物的国际专利,并已完成临床转化及商业授权。2019年主编了精准医学前沿专业书籍《精准医疗—未来医疗新趋势》。
现任亚马逊云科技(AWS)大中华区首席医疗行业总监,负责医疗器械、创新医药及生命科学领域的数字化创新、行业解决方案和战略合作。李健博士曾在英特尔公司担任亚太区医疗与生命科学业务负责人,负责医疗人工智能、精准医疗及医疗物联网等相关业务。在知名医疗器械企业美敦力、西门子、飞利浦从事医疗创新与新兴市场战略相关工作10余年,并曾领导美敦力肿瘤微创外科明星产品Emprint ™的产品开发及全球上市。
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关键词:
病毒,抗争,人类,医疗,全球,疫苗

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