方陵生
近年來,基因組學(xué)的巨大飛躍使得研究人員能夠檢測出生存在人體表面和人體內(nèi)的許多病毒,并將它們統(tǒng)稱為“人類病毒組”。
最近對人類樣本的基因組學(xué)研究發(fā)現(xiàn),在我們的腸道、肺部、皮膚和血液中存在幾十種以前未被識別的病毒。其中,有的可能是某些神秘疾病的根源,但有些可能是無害的。
破譯這些新發(fā)現(xiàn)的病毒如何影響人類,有助于對它們進(jìn)行“分類處置”:確定哪些應(yīng)進(jìn)行預(yù)防和治療,哪些可以忽略甚至與它們長期共存。
偶發(fā)致病性是人類病毒家族的一個典型特征。即使在健康狀況良好的情況下,人體也會受到多種病毒的慢性感染。了解這些新發(fā)現(xiàn)的病毒是如何影響人類的,有助于確定對哪些病毒應(yīng)該進(jìn)行預(yù)防和治療,又有哪些可以忽略甚至與它們共存。
過去,被研究得最多最深入的病毒,是那些曾引發(fā)人類和動植物疾病的病毒,因為病毒感染的表現(xiàn)癥狀曾經(jīng)是了解病毒是否存在的唯一途徑。然而實際上,還有許多病毒盡管感染了人類,卻與人類長期共存,通常不引發(fā)疾病。當(dāng)然,有時它們還是會讓嬰幼兒、年老體衰者,以及免疫力低下者生病。
近年來,基因組學(xué)的飛躍式發(fā)展,使得研究人員能夠檢測出生存在人體表面和人體內(nèi)的許多病毒,這些病毒被統(tǒng)稱為“人類病毒組”。最近對人類樣本的基因組學(xué)研究發(fā)現(xiàn),在我們的腸道、肺部、皮膚和血液中存在幾十種未被識別的病毒。其中,有的可能是某些未知疾病的根源,但也有些在大多數(shù)時候只是一種“無害的存在”。
幾年前,已知感染人類的多瘤病毒只有兩種。利用元基因組學(xué)方法,如今研究人員已鑒定出十多種人類多瘤病毒的毒株,其中一些與免疫抑制移植中的神經(jīng)或腎臟損傷、艾滋病和皮膚癌等疾病有關(guān)。大多數(shù)多瘤病毒感染者都是在兒童時期被感染,這些病毒會默默潛伏很多年,直到攜帶者免疫系統(tǒng)變?nèi)鯐r才會發(fā)作,對機體造成極大損害。
偶發(fā)致病性是人類病毒家族的一個典型特征。例如,人乳頭狀瘤病毒在大多數(shù)健康成人的皮膚上存在,一般不會引起注意,而一些特定種類的乳頭狀瘤病毒卻可誘發(fā)宮頸癌或肛癌(現(xiàn)在已可通過早期接種加以預(yù)防)。
同樣,皰疹病毒感染成年人是一種普遍現(xiàn)象,它們可以在免疫系統(tǒng)的細(xì)胞中長期“無癥狀居住”。但在宿主的生命后期,或者免疫力受抑制后,這些潛伏的皰疹病毒就會活躍起來,誘發(fā)唇皰疹、腦膜炎、淋巴瘤或卡波西肉瘤等多種疾病。
此外,在健康人,特別是兒童的呼吸道和糞便樣本中,經(jīng)??梢詸z測到大量新病毒,包括越來越多的星狀病毒、細(xì)小病毒、小核糖核酸病毒,以及其他在人類健康和疾病中作用不明的病毒。
這些信息表明,即使在健康狀況良好的情況下,人體也會受到多種病毒的慢性感染,且常會暫時性地受到其他病毒的感染。因此,認(rèn)為每一種人類病毒都會導(dǎo)致疾病的觀念,正在讓位于一個更加復(fù)雜的生物學(xué)現(xiàn)實。了解這些新發(fā)現(xiàn)的病毒是如何影響人類的,有助于對它們進(jìn)行“分類處置”:確定哪些應(yīng)進(jìn)行預(yù)防和治療,又有哪些可以忽略甚至與它們共存。
年幼時感染病毒,可能有助于免疫系統(tǒng)的正常發(fā)育,為日后遭遇病毒感染提供保護,同時也可對免疫系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練,不至于因過度反應(yīng)而導(dǎo)致過敏。
健康新生兒呼吸道和胃腸道的病毒感染非常普遍,而且通常無癥狀,這可能是由于母體抗體通過胎盤和母乳傳遞給了嬰兒,起到了保護作用。這種毒性減弱的感染可以為嬰兒提供一種天然疫苗,為以后感染致病性更強的相關(guān)病毒起到預(yù)防作用。
最近一項研究發(fā)現(xiàn),與人類腸道和免疫系統(tǒng)正常發(fā)育有賴于嬰兒時期腸道微生物群的建立類似,早期腸道病毒感染對小鼠也有益處。例如,小鼠諾如病毒是一種常見人類病原體的近親,它可讓無菌環(huán)境中的或經(jīng)抗生素治療的新生小鼠恢復(fù)腸道和免疫系統(tǒng)的正常功能。
一些共生病毒也可為人體提供保護,防止其他致病性病毒的感染。據(jù)報道,一種與丙型肝炎病毒、寨卡病毒和登革病毒同屬一個家族的病毒,居然可以減輕艾滋病病毒感染的癥狀。
這種病毒被稱為pegivirus C或GBV-C,最初是在一個不明原因的急性肝炎病例中發(fā)現(xiàn)的,但研究人員隨后證明它是一種與該疾病無關(guān)的常見感染。據(jù)估計,全球約有7億多人長期感染GBV-C,而更多人則通過已被治愈的早期感染獲得了相應(yīng)抗體。多項研究表明,感染了GBV-C的艾滋病患者往往比未感染這種病毒的患者存活期更長。這一現(xiàn)象背后的機制尚不清楚,GBV-C可能阻斷了艾滋病毒與細(xì)胞表面受體的結(jié)合,也可能干擾了艾滋病毒利用細(xì)胞內(nèi)成分復(fù)制自己的過程。
人體常駐病毒還有一個潛在好處,那就是它們偏愛快速分裂的細(xì)胞。研究人員觀察到,在感染病毒的同時,一些自發(fā)癌癥會出現(xiàn)消退現(xiàn)象——這表明,病毒可能優(yōu)先感染癌細(xì)胞。為此,生物醫(yī)學(xué)界已開始著手研發(fā)對抗人類腫瘤的溶瘤病毒療法。病毒感染和癌細(xì)胞消融是否是一種常見的自然現(xiàn)象,目前仍是一個令人感興趣的研究課題。
除了感染我們的病毒外,人類(以及所有其他脊椎動物)的基因組中也含有過去病毒感染留下的痕跡。大約8%的人類基因組是由已融入人類種系的逆轉(zhuǎn)錄病毒DNA序列組成,它們的一些功能被用來為宿主的生存和發(fā)展提供必要的服務(wù)。
一些來自內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒所表達(dá)的蛋白,可結(jié)合并阻斷某些細(xì)胞受體,使它們不再被外源性致病性逆轉(zhuǎn)錄病毒所利用。而另一些內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的膜融合活性,對宿主行使某些細(xì)胞功能必不可少。例如,內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒包膜蛋白負(fù)責(zé)將滋養(yǎng)層細(xì)胞融合到哺乳動物胎盤結(jié)構(gòu)中,對母體與胎兒之間的營養(yǎng)和氣體交換進(jìn)行調(diào)節(jié)。
最近,研究人員發(fā)現(xiàn),一種對胎盤發(fā)育至關(guān)重要的病毒蛋白——合胞體蛋白,可在肌肉纖維形成過程中增加成肌細(xì)胞的融合能力。研究發(fā)現(xiàn),雄性小鼠如果缺乏這種病毒基因的合胞體,肌肉質(zhì)量將減少20%,但雌性小鼠則不會出現(xiàn)這種情況。
脊椎動物還與許多逆轉(zhuǎn)錄病毒啟動子合作,為胚胎早期發(fā)育過程中調(diào)控多個基因表達(dá)提供手段。
顯然,與大量細(xì)菌和病毒共生的漫長進(jìn)化史,推動人類發(fā)展出了對許多病毒感染的適應(yīng)能力——從細(xì)胞水平(馴化逆轉(zhuǎn)錄病毒基因、免疫系統(tǒng)的過度反應(yīng))到文化層面(調(diào)整生活習(xí)慣以減輕傳染病所帶來的負(fù)擔(dān)),“與病毒共處”的生存策略無處不在。
隨著測序技術(shù)和計算平臺的不斷改進(jìn),加之研究人員生成了更為完整的人類病毒基因組目錄,病毒感染的檢測能力將更快更靈敏?;趯ρ?、呼吸道或糞便樣本更強大的檢測分析能力,公共衛(wèi)生工作者可迅速了解新出現(xiàn)的病毒,更好地控制傳染病的暴發(fā)。快速鑒定已知的病毒病原體可減少不必要的抗生素使用。
基因組學(xué)方法也將使流行病學(xué)研究做出更準(zhǔn)確的預(yù)測,了解哪些病毒與不同地理區(qū)域的哪些疾病有關(guān)。這些信息將確定哪些病毒將造成最大的疾病負(fù)擔(dān),并幫助研發(fā)最有效的疫苗,減少病毒傳播。
一系列雄心勃勃的計劃正在實施中,例如對所有感染哺乳動物的病毒進(jìn)行測序,并預(yù)測哪些最有可能蔓延到人類。而人類病毒也可能通過突變或與動物病毒重組而更具致病性。
此外,更好地了解某些病毒致病的原因,并不斷對健康人群與患病人群中的病毒株進(jìn)行檢測,特別是那些在人與動物之間互動的病毒株,可為下一次病毒大流行提供預(yù)警信號。
(摘自3月8日《文匯報》)