对于世界上的大多数人来说，非洲毁灭性埃博拉疫情背后的病毒似乎是凭空出现的。但莱斯利·洛贝尔认为我们应该预见到它的到来。
2012年，洛贝尔和一组研究人员在乌干达花了六个月时间研究埃博拉病毒和相关病毒。在他们逗留期间，这些病原体在中非引发了至少四次独立的疾病爆发，影响了100多人。对于以色列内盖夫本-古里安大学的病毒学家洛贝尔来说，这些疫情感觉就像大地震前的小震动。“我们都说，这里肯定有什么不对劲；大事要发生了，”他说。
与洛贝尔一样，其他科学家也曾预测，这些病毒终有一天会引发一场重大流行病——而目前的疫情，迄今已造成近5000人死亡，证明了他们的预测是正确的。科学家们将五种密切相关的病毒称为“埃博拉病毒”；目前疫情背后的物种，即 扎伊尔埃博拉病毒，更普遍被称为“埃博拉病毒”。埃博拉病毒与马尔堡病毒和洛维病毒一起构成了丝状病毒科，这个科是在20世纪60年代之前不为人知的。所有丝状病毒都具有共同的结构，其中大多数都会在人类中引起危及生命的出血热。
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在2001年美国炭疽袭击事件之后，对这些一度被忽视的病毒的研究开始兴起，这促使官员们投入资金来调查可能在生物恐怖袭击中使用的致命病原体，并建立专门的实验室来安全地研究它们。科学家们已经了解了这些病毒的工作原理，并创造了第一批可能阻止它们的实验性疫苗和疗法。“生物防御资金非常庞大，”德克萨斯大学医学分部加尔维斯顿分校的微生物学家托马斯·盖斯伯特说，他研究埃博拉病毒已有26年。
但是，丝状病毒知识的进步也暴露了差距。科学家们怀疑，丝状病毒科还有更多成员尚未被发现，并且可能存在于世界其他地方。他们还在努力了解哪些动物自然携带丝状病毒，以及人类丝状病毒爆发的频率似乎正在上升的原因：在过去21年中，已经发生了19次，仅今年就发生了3次。找到答案很困难，因为疫情爆发是不可预测的，而且丝状病毒的实验室工作需要最高的安全措施。
在过去的几个月里，研究工作必然退居次要地位，让位于控制埃博拉疫情的努力——但随着疫情的升级，科学正在走到前台。研究人员认识到，他们可能只有在了解埃博拉病毒的生物学特性以及如何控制它之后，才能阻止这种病毒。“我们需要更多关于这种病毒的病毒学、临床表现和流行病学的信息，”明尼苏达大学传染病研究与政策中心公共卫生科学家迈克尔·奥斯特霍尔姆在明尼阿波利斯说。“没有人低估在这些环境中进行研究的难度，但获取这些信息真的非常重要。”考虑到这一点，自然 杂志邀请了主要研究人员讨论关于埃博拉病毒和其他丝状病毒最紧迫的科学问题——如果这些问题得到解答，可能会预防另一次灾难性疫情爆发，或有助于控制当前的疫情。以下是他们的说法。
丝状病毒从何而来？
2007年7月，一名在乌干达一个洞穴中勘探铅和黄金的矿工感染了马尔堡病毒。官员们关闭了洞穴，美国疾病控制与预防中心（CDC）领导的一个研究小组迅速展开调查。他们希望回答一个存在了几十年的问题：丝状病毒的天然宿主是什么动物？自1967年马尔堡病毒——第一个被发现的丝状病毒——使处理进口猴子的欧洲实验室工作人员患病以来，这个谜团就一直存在。丝状病毒感染在猴子、人类和其他猿类中的高致死率表明，灵长类动物不是天然宿主：如果一种病毒杀死过多的宿主，那么它就无法传播并最终消失。有线索表明蝙蝠可能是“储存库”物种。但为了证明这一点，科学家需要找到一只受感染的蝙蝠。
研究人员捕获了大约1300只栖息在洞穴中的蝙蝠，并检测了它们的血液中是否含有马尔堡病毒。他们最终找到了他们想要的东西：从五只埃及果蝠中分离出的具有传染性的马尔堡病毒，这些蝙蝠都没有表现出疾病症状。该团队还在附近的一个洞穴中发现了更多受感染的蝙蝠，该洞穴与之前的马尔堡病毒爆发有关。
病毒是如何从蝙蝠传播到人的，目前尚不完全清楚，尽管最可能的途径是通过接触体液。实验室感染马尔堡病毒的蝙蝠会在口中脱落病毒，因此野生蝙蝠可能会通过在水果上留下痕迹来传播病毒，而这些水果后来会被其他动物吃掉。了解其他丝状病毒的宿主物种至关重要。“在我们了解储存库是什么之前，很难限制你对该物种的侵占，”美国陆军传染病医学研究所（位于马里兰州德特里克堡）的病毒学家约翰·戴伊说。
研究人员现在强烈怀疑蝙蝠也是埃博拉病毒的天然宿主。1976年，在首批已知的埃博拉疫情爆发期间，最初感染的六个人在苏丹的一间工厂房间工作，那里是蝙蝠栖息的地方。此后，研究人员从蝙蝠身上分离出了埃博拉病毒的抗体，以及来自病毒的遗传物质片段。但要证明蝙蝠是储存库一直非常困难——没有人从野生蝙蝠身上分离出具有传染性的埃博拉病毒，而且也很难将罕见且零星的疫情追溯到源头。埃博拉病毒疫情爆发于许多地点，有时仅发生在与蝙蝠有过接触的人或动物中。“你基本上是在观察整个热带森林，”美国疾病控制与预防中心（位于佐治亚州亚特兰大）的分子病毒学家乔纳森·唐纳说，他曾在乌干达捕捉蝙蝠进行马尔堡病毒调查。
目前的疫情被认为始于2013年12月几内亚东南部的，当时一名两岁男孩死于一种神秘疾病，该疾病迅速蔓延到家庭成员和医护人员。到目前为止，应对疫情的重点更多地放在控制疫情上，而不是追溯其源头。“公共卫生危机是前所未有的，”唐纳说。“目前没有进行生态调查的空间。”
丝状病毒的分布有多广泛？
丝状病毒不仅存在于蝙蝠和灵长类动物中。这一点在2008年变得清晰起来，当时菲律宾官员呼吁帮助调查猪的疾病爆发。当研究人员到达时，他们发现猪感染了 雷斯顿埃博拉病毒 —— 这是一种于1989年首次在从菲律宾进口到美国的猴子身上发现的物种。猪的发现令人震惊，因为在此之前，还没有人知道埃博拉病毒会自然感染农场动物。而且这不是一个偶然事件：2012年，中国也报告了 雷斯顿埃博拉病毒 感染猪。然而，雷斯顿病毒似乎对人类相对无害。在菲律宾养猪场工作的人携带了它的抗体——这表明猪已将病毒传播给他们——但没有人因此生病。
2011年，科学家证实猪也会感染 扎伊尔埃博拉病毒。现在令人担忧的是，猪可能成为丝状病毒的混合容器。猪可能会同时感染多种丝状病毒，这些病毒可能会交换遗传物质，最终产生能够使人生病的新变种。“相关的实际问题是，我们是否需要担心雷斯顿病毒？如果它真的对人类没有致病性，那么它是否有可能会发生变化？”埃里卡·奥尔曼·萨菲尔说，她是一位结构生物学家，在加利福尼亚州拉霍亚的斯克里普斯研究所研究丝状病毒。
科学家可能才刚刚开始了解不同类型的丝状病毒及其地理范围。已知丝状病毒的列表最近才扩大：第五种埃博拉病毒（本迪布焦埃博拉病毒）于2007年在乌干达被发现，洛维病毒于2011年从西班牙的死蝙蝠中被鉴定出来。“我们可能会在世界其他地方发现更多丝状病毒科成员，”日本札幌北海道大学的病毒学家高田礼人说。病毒比以前认为的更常见这一事实表明，它们已经存在很长时间了——可能在人类历史的大部分时间里都存在。而且，科学家可能只检测到一小部分从动物传播到人类的事件。研究人员现在正在努力弄清楚它们跳入人体的频率有多高，以及当它们跳入人体时，它们引起疾病的频率有多高。2010年，一个团队报告说，加蓬某些地区多达20%的人血液中携带 扎伊尔埃博拉病毒 的抗体，这表明他们过去曾接触过该病毒，但没有生病。
洛贝尔说，这些数据必须谨慎对待，而且这些检测实际上可能是在检测对类似埃博拉病毒的病毒的免疫反应。在他的研究中，已知幸存了确诊的埃博拉病毒感染的人与从未感染过的人的免疫反应不同。他和其他研究人员现在正在调查更多丝状病毒幸存者中的免疫反应。
当前疫情中一个紧迫的问题是，目前正在传播的 扎伊尔埃博拉病毒 可能会发生怎样的变化。它的迅速传播暗示，这种毒株可能存在一些不同之处——可能是它变得更容易在人与人之间传播。“我们必须开始调查2014年的毒株是否与以前爆发的毒株表现相同，或者它是否可能更具传播性，”马萨诸塞州剑桥市博德研究所的病毒学家克里斯蒂安·安德森说。
安德森小心地指出，目前还没有数据表明这一点。尽管少数研究人员提出了病毒可能会变异成空气传播形式的担忧，但大多数人认为病毒不可能在如此短的时间内发生如此巨大的变化。基因分析表明，这种 扎伊尔埃博拉病毒 毒株自大约十年前从一种祖先病毒分化出来以来，已经发生了数百次突变（参见 自然 http://doi.org/vsd; 2014），但目前尚无人知晓这些突变是否改变了病毒的重要特性。相反，它前所未有的传播被认为是因为它出现在非洲的一个地区，那里的人们不熟悉这种病毒以及如何控制它，从而使其逃逸到城市中心。研究人员目前正在对该病毒进行更详细的研究，以更好地了解其起源和特征。
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我们是否正在使埃博拉病毒成为我们自己最大的敌人？
9月，流行病学家发表了一项分析报告，其中他们绘制了非洲所有埃博拉病毒疫情爆发的地点，以及已知的三种蝙蝠物种的分布范围，这些蝙蝠是该病毒的潜在储存库。他们还绘制了非洲人口和流动性的变化——例如，每个国家居住在农村和城市地区的人口比例。该团队希望查明未来疫情爆发风险最高的地区。
在今年之前，除了一次以外，所有人类埃博拉病毒疫情爆发都可以追溯到中非，而且 扎伊尔埃博拉病毒 物种从未在西非出现过。但“我们不应该对它在那里感到非常惊讶”，英国牛津大学的流行病学家西蒙·海伊说，他领导了这项分析。即使他和他的团队没有纳入当前疫情的数据，他们也预测，受灾最严重的三个国家——塞拉利昂、几内亚和利比里亚——将面临埃博拉病毒爆发的高风险，因为它们有大量人口居住在蝙蝠栖息的地区。总而言之，该分析突出了22个非洲国家，这些国家很可能爆发埃博拉病毒疫情，使2200万人面临风险（参见 “了解你的敌人”）。
这项研究还开始解释为什么丝状病毒疫情似乎变得越来越频繁、分布越来越广、规模越来越大。自首次发现这些病毒以来，可能携带丝状病毒的国家的人口几乎增加了两倍，自2005年以来，航班流量增加了三分之一。不是病毒来到我们身边；相反，是我们正在侵占病毒的领地，因为人口增长和旅行增加使人类与病毒宿主接触，然后人们在不知不觉中将病毒传播到世界各地。“有一种看法是，这些疫情发生在完全孤立、偏远的非洲地区，在那里它们在蔓延到主要人口中心之前就会自行消退，”海伊说。“显然，我们已经看到最新的疫情并非如此。”他的团队已经发布了其数据，并希望其他人现在能够利用这些信息来寻找更具体的环境因素——气候和地理的组合，这可能会精确地指出未来疫情最有可能发生的地点。
为什么埃博拉病毒如此致命？
埃博拉病毒是已知最致命的病毒之一。在当前的疫情中，估计有60-70%的感染者死亡，在以前的疫情中，这个数字几乎达到了90%。（如果不加以治疗，只有狂犬病、天花和少数其他病毒的致命性与之相当。）埃博拉病毒和其他丝状病毒如此致命的原因是，它们将人体自身的防御机制变成了对抗自身的武器。
通常，当病毒侵入人体时，它会触发免疫系统“先天”臂中的细胞，从而引起炎症和其他反应来对抗感染。然而，埃博拉病毒会感染和破坏先天免疫细胞，从而摧毁第一道防线。这些垂死的细胞还会引发破坏性的化学物质洪流，称为细胞因子风暴，并导致通常产生保护性抗体的细胞下游死亡。
其他高度致病性病毒也会引发细胞因子风暴，但丝状病毒被认为特别致命，因为它们会影响广泛的组织。除了免疫系统外，埃博拉病毒还会攻击脾脏和肾脏，在那里它会破坏帮助人体调节体液和化学平衡的细胞，以及产生帮助血液凝结的蛋白质的细胞。在最糟糕的情况下，埃博拉病毒会导致肝脏、肺和肾脏衰竭，其他器官衰竭，血管将液体渗漏到周围组织中。这种情况往往以死亡告终。
如果科学家能够了解幸存者的免疫系统是如何抵抗病毒的，他们或许可以通过疫苗来鼓励这种形式的防御。研究人员发现，以前疫情的幸存者设法产生了埃博拉病毒的抗体，避免了细胞因子风暴，并在感染过程中保护了他们的免疫细胞。但他们为什么能做到这一点，而其他人却不能，这是一个谜。“我们心中的疑问是，他们是如何幸存下来的？”洛贝尔说。
正确的治疗可以提高生存机会。在当前的疫情中，在发达国家接受治疗的埃博拉病毒感染者比在非洲接受治疗的患者更有可能生存下来，因为他们接受了更密集的护理。目前尚无针对丝状病毒的靶向治疗方法，但医生可以密切监测和纠正器官衰竭和体液流失引起的血液化学和蛋白质失衡——例如，通过静脉滴注或肾透析。“目前，埃博拉病毒的致死率如此之高，是因为疫情发生地提供的护理水平较低，”戴伊说。“如果医疗保健得到改善，致死率将会降低。”
可悲的是，奥斯特霍尔姆说，即使是最基本的干预措施，也无法在受灾最严重的地区为埃博拉病毒感染者提供帮助。例如，由于担心医护人员在插入静脉输液管的过程中可能会被感染，口服补液疗法正在被广泛用于替代静脉输液。奥斯特霍尔姆说，迫切需要询问这些选择对患者的影响：“在这种情况下，哪些治疗方法有效？我们正在做的事情是否产生了任何临床影响？”
病毒可以被阻止吗？
以前发生的数十次丝状病毒疫情爆发都是使用相同的基本工具阻止的：隔离和治疗患者，以及追踪和监测他们的接触者。公共卫生官员也使用这种方法来控制埃博拉病毒在尼日利亚和塞内加尔的传播。但在整个西非，公共卫生应对措施在疫情爆发之初完全不足，这使得病毒得以迅速传播。
如果正如一些流行病学家预测的那样，到2015年1月，该疾病感染了数万甚至数十万人，那么经过试验和测试的公共卫生控制措施可能几乎无法控制疫情。首先，招募和培训所需数量的医务人员可能是不切实际的。在这个阶段，一些专家表示，需要一项新的计划。
援助机构和非营利组织已经在尝试新的控制类型。在塞拉利昂，官员们正在建造隔离中心，可以将患者安置在远离家人和社区的地方，以防止病毒传播，但与标准治疗机构相比，隔离中心的合格医护人员较少。这是一个有争议的举动，因为它有可能传递出患者被仓库化等死的信息。但这承认了严酷的现实，即现有诊所已满，患者被拒之门外，而这正在助长疾病的传播。“每个人都意识到这些较小规模的社区设施并不理想，但它试图做一些事情而不是什么都不做，以试图降低社区的传播，”海伊说。
这次疫情中另一种新的方法是使用专门针对埃博拉病毒开发的实验性疗法和疫苗。许多注意力都集中在ZMapp上——一种抗体混合物，最初是使用接种了埃博拉病毒蛋白的小鼠鉴定的，并且已在这次疫情中给予了几个人使用。8月份，研究人员报告说，ZMapp保护了18只猴子免于死于埃博拉病毒——这是首次报告一种高度成功的疗法，用于治疗已经出现疾病症状的动物。研究人员目前正在组织对这种药物和其他药物以及少数实验性疫苗进行进一步测试。
但即使这些疗法被证明有效，挑战也远未结束。在开发中取得最大进展的产品都集中在 扎伊尔埃博拉病毒 上，这是四种使人生病的物种中最致命的一种，但它们不太可能对其他丝状病毒同样有效。萨菲尔领导一个国际联盟，系统地测试抗体的组合，以找到对不同丝状病毒类型最有效的抗体。研究人员希望有一天能够生产出对多种丝状病毒都有效的疗法，并且可以在检测到症状时立即使用，而不是花费宝贵的时间来诊断究竟是哪种病毒使人生病。
随着对非洲疫情的预测变得越来越可怕，所有这些工作都变得更加紧迫。今年，美国国家过敏和传染病研究所、惠康信托基金会、欧盟和多家制药公司已将紧急资金投入到潜在药物和疫苗的研究中。11月3日，美国医学研究所在华盛顿特区召开会议，制定埃博拉病毒研究议程。这次会议召开之际，人们越来越担心该病毒可能会在非洲部分地区成为地方性流行病，并在未来几年继续使人生病和死亡。
研究人员理解，应对这次疫情的公共卫生措施是当务之急，但他们也越来越决心了解这个神秘的杀手病毒家族。“西非正在发生的事情是一种绝望的局面，”萨菲尔说。“这使人们非常愿意找出他们需要做些什么来解决问题。”
本文经许可转载，并于2014年10月29日首次发表。