对于世界上的大部分地区来说，非洲埃博拉疫情背后潜伏的病毒似乎是凭空出现的。但是莱斯利·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的时间研究埃博拉病毒和相关的病毒。在他们逗留期间，这些病原体在中非至少引发了四次独立的疾病爆发，影响了100多人。 对于以色列贝尔谢巴内盖夫本-古里安大学的病毒学家洛贝尔来说，这些疫情感觉像是大地震前的小震动。“我们都说，这里有些不对劲；将会发生大事，”他说。
像洛贝尔一样，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，迄今已导致近5000人死亡，已经证明了他们是对的。科学家将五种密切相关的病毒称为“埃博拉病毒”；当前疫情背后的物种，即扎伊尔埃博拉病毒，更普遍地被称为“埃博拉病毒”。埃博拉病毒与马尔堡病毒和拉萨病毒一起，构成了丝状病毒，这是一个在20世纪60年代之前不为人知的家族。所有丝状病毒都具有共同的结构，并且它们中的大多数都会引起人类危及生命的出血热。
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在2001年美国炭疽袭击事件之后，对这些曾经被忽视的病毒的研究开始蓬勃发展，这促使官员投入资金调查可能被用于生物恐怖袭击的致命病原体，并建立专门的实验室，以便在其中进行安全研究。科学家们已经了解了这些病毒的工作原理，并创造了首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，”在德克萨斯大学加尔维斯顿分校研究埃博拉病毒已有26年的微生物学家托马斯·盖斯伯特说。
但是，对丝状病毒的了解的进展也暴露了差距。科学家怀疑丝状病毒家族的更多成员仍有待发现，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天然地携带丝状病毒，以及为什么人类丝状病毒爆发的频率似乎正在上升：在过去的21年中发生了19次，今年就发生了3次。找到答案很困难，因为爆发是不可预测的，并且对丝状病毒的实验室工作需要最高的安全措施。
在过去的几个月中，研究工作不可避免地让位于控制埃博拉疫情的努力——但是随着疫情的升级，科学研究正在走到前台。研究人员认识到，只有了解其生物学原理以及如何控制它，他们才有可能阻止这种埃博拉病毒。“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，”明尼苏达大学明尼阿波利斯传染病研究与政策中心公共卫生科学家迈克尔·奥斯特霍姆说。“没有人低估在这些环境中进行这项研究的难度，但获得这些信息确实非常重要。”考虑到这一点，《自然》杂志邀请了顶尖研究人员讨论有关埃博拉病毒和其他丝状病毒的最紧迫的科学问题——如果能够回答这些问题，可能会防止另一次灾难性爆发，或有助于控制当前的爆发。这是他们所说的。
丝状病毒来自哪里？
2007年7月，一名在乌干达的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，一个由疾病控制与预防中心 (CDC) 领导的研究小组迅速展开调查。他们希望回答一个存在了数十年的问题：哪种动物是丝状病毒的天然宿主？这个谜团自1967年以来一直存在，当时马尔堡病毒（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。猴子、人类和其他猿类感染丝状病毒的高致死率表明，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亡。有线索表明蝙蝠可能是“储存库”物种。但是要证明这一点，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只在洞穴中栖息的蝙蝠，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：从五只埃及果蝠身上分离出了具有传染性的马尔堡病毒，这些果蝠均未表现出疾病症状。该小组还在附近的一个洞穴中发现了更多受感染的蝙蝠，该洞穴与之前爆发的马尔堡病毒有关。
尚不完全清楚病毒是如何从蝙蝠传播到人类的，尽管最可能的途径是通过接触体液。在实验室中感染马尔堡病毒的蝙蝠会通过口腔排出病毒，因此野生蝙蝠可能会通过在水果上留下痕迹来传播病毒，而这些水果随后被其他动物吃掉。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，很难限制您对该物种的侵犯，”美国陆军传染病医学研究所的病毒学家约翰·戴说在马里兰州德特里克堡。
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，在首次已知的埃博拉爆发期间，最初感染的六人在苏丹的一间工厂房间工作，该房间是栖息蝙蝠的家园。此后，研究人员从蝙蝠中分离出了埃博拉病毒的抗体，以及病毒的遗传物质片段。但是，证明蝙蝠是储存库是令人非常沮丧的——没有人从野生蝙蝠身上分离出具有传染性的埃博拉病毒，并且很难将罕见且零星的爆发追溯到源头。埃博拉病毒的爆发起源于许多地方，只有少数时候发生在与蝙蝠有过接触的人或动物中。“您几乎是在查看整个热带森林，”佐治亚州亚特兰大疾病预防控制中心的分子病毒学家乔纳森·汤纳说，他曾在乌干达捕获蝙蝠进行马尔堡调查。
目前的爆发被认为始于2013年12月几内亚东南地区，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，对疫情的反应更多地集中在控制疫情而不是追溯其来源。“公共卫生危机是前所未有的，”汤纳说。“此时此刻，没有进行生态调查的空间。”
丝状病毒的分布范围有多广？
丝状病毒不仅存在于蝙蝠和灵长类动物中。 2008年，当菲律宾官员呼吁帮助调查猪的疾病爆发时，这一点变得很清楚。当研究人员到达时，他们发现猪感染了雷斯顿埃博拉病毒，该病毒于1989年首次在从菲律宾进口到美国的猴子身上发现。这一在猪身上的发现令人震惊，因为在那之前，从未有人知道埃博拉病毒会自然感染农场动物。而且这并非怪事：2012年在中国也曾报道过猪感染了雷斯顿埃博拉病毒。但是，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带有它的抗体——这表明猪已将病毒传播给了他们——但没有人因此生病。
2011年，科学家证实，猪也可能感染扎伊尔埃博拉病毒。现在的担忧是，猪可能充当丝状病毒的混合器。猪可能同时感染多种丝状病毒，这些病毒可能会交换遗传物质，最终产生能够使人类患病的新版本。“相关的实际问题是，我们是否需要担心雷斯顿？如果它真的对人类没有致病性，它是否有可能发生改变？”埃里卡·奥尔曼·萨菲尔说，她是一名结构生物学家，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（布恩迪布焦埃博拉病毒）于2007年在乌干达被发现，而拉萨病毒于2011年在西班牙的死蝙蝠中被发现。“我们可能会在世界其他地方发现丝状病毒家族的更多成员，”日本札幌北海道大学的病毒学家高田绫人说。病毒比以前认为的更常见这一事实表明，它们已经存在了很长时间——也许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它们从动物跨越到人类的一小部分事件。研究人员现在正试图弄清楚它们跳入人体的频率，以及当它们跳入人体时，它们导致疾病的频率。 2010年，一个研究小组报告说，加蓬一些地区有多达 20% 的人血液中携带扎伊尔埃博拉病毒的抗体，这表明他们过去接触过该病毒而没有生病。
洛贝尔说，这些数据必须谨慎对待，并且这些测定实际上可能正在检测对类似于埃博拉病毒的病毒的免疫反应。在他的研究中，已知从确定的埃博拉病毒感染中幸存下来的人的免疫反应与从未感染过的人的免疫反应不同。他和研究人员目前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如何变化。其迅速传播暗示这种毒株可能存在某种不同之处——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年的毒株是否像以前爆发的毒株一样表现，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。
安德森谨慎地指出，目前还没有数据表明这一点。尽管少数研究人员提出了对病毒可能突变成空气传播形式的担忧，但大多数人认为病毒在如此短的时间内发生如此剧烈的变化是不太可能的。基因分析表明，这种扎伊尔埃博拉病毒株自从大约十年前从祖先病毒分离出来以来已经发生了数百次变异（参见《自然》http://doi.org/vsd；2014），但目前尚无人知道这些变异是否改变了病毒的重要特性。相反，其前所未有的传播被认为是因为它出现在非洲一个人们不熟悉该病毒以及如何控制该病毒的地区，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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我们是否正在让埃博拉病毒成为我们自己最大的敌人？
九月份，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爆发的地点，以及三种蝙蝠物种的已知活动范围，这些蝙蝠是该病毒的潜在宿主。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。该团队希望找出未来爆发风险最高的地区。
今年之前，所有人类埃博拉病毒爆发事件都可以追溯到中非，而扎伊尔埃博拉病毒从未在西非出现过。但是，领导这项分析的英国牛津大学流行病学家西蒙·海伊说：“我们不应该对它出现在那里感到非常惊讶。” 即使他和他的团队没有包括当前爆发的数据，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，因为这些地区有大量人口居住在蝙蝠栖息的区域。总之，该分析突出了非洲 22 个可能爆发埃博拉病毒的国家，使 2200 万人面临风险（见'了解你的敌人'）。
这项研究也开始解释为什么丝状病毒的爆发似乎越来越频繁、范围越来越广、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各国人口几乎增加了两倍，自 2005 年以来，航空运输量增加了三分之一。并不是病毒来找我们，而是我们侵入了病毒的地盘，因为人口增长和旅行的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。“有一种观点认为，这些爆发发生在非洲完全孤立、偏远的地区，它们会在到达主要人口中心之前就消失了，”海伊说。“显然，我们已经看到，最新的爆发并非如此。” 他的团队已经公布了数据，并希望其他人现在可以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，这些因素可能会精确指出未来爆发最有可能发生的地点。
为什么埃博拉病毒如此致命？
埃博拉病毒是已知的最致命的病毒之一。在当前的爆发中，估计有 60-70% 的感染者死亡，而在之前的爆发中，这个数字几乎达到了 90%。（如果放任不治疗，只有狂犬病、天花和少数其他病毒如此致命。）埃博拉病毒和其他丝状病毒如此致命的原因是，它们会利用人体自身的防御机制来对抗它。
通常，当病毒侵入人体时，它会触发免疫系统“先天”部分的细胞，这些细胞会引起炎症和其他反应来抵抗感染。然而，埃博拉病毒会感染并削弱先天免疫细胞，摧毁这第一道防线。这些垂死的细胞还会触发破坏性的化学物质，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。
其他高致病性病毒也会触发细胞因子风暴，但丝状病毒被认为特别致命，因为它们会影响多种组织。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身体调节体液和化学平衡的细胞，以及产生帮助血液凝固的蛋白质的细胞。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，血管中的液体渗入周围组织。很多时候，这会导致死亡。
如果科学家能够理解幸存者的免疫系统是如何抵抗病毒的，他们或许能够通过疫苗来鼓励这种防御形式。研究人员发现，先前爆发的幸存者设法产生了针对埃博拉病毒的抗体，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。但是，为什么他们能做到这一点，而其他人不能，这是一个谜。“我们心中的问题是，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。在当前的爆发中，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存活下来，因为他们接受了更密集的护理。目前还没有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由器官衰竭和体液流失引起的血液化学和蛋白质失衡——例如，使用静脉滴注或肾透析。“现在，埃博拉病毒的致死率如此之高，是因为爆发地点提供的护理水平较低，”戴伊说。“如果医疗保健得到改善，致死率将会下降。”
可悲的是，奥斯特霍尔姆说，即使是最基本的干预措施，例如可以帮助感染埃博拉病毒的人，在受灾最严重的地区目前也无法提供。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，口服补液疗法正在广泛使用，以替代静脉输液。奥斯特霍尔姆说，迫切需要询问这些选择如何影响患者：“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？”
这种病毒可以被阻止吗？
以前数十次丝状病毒爆发都是使用相同的基本工具来阻止的：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尼日利亚和塞内加尔的埃博拉病毒传播。但是，在整个西非，公共卫生应对在爆发初期是完全不足的，这使得病毒得以迅速传播。
如果像一些流行病学家预测的那样，到 2015 年 1 月，该疾病感染了成千上万甚至数十万人，那么经过实践检验的公共遏制措施可能几乎不可能控制住这种流行病。首先，可能无法招募和培训所需的医务人员数量。在这个阶段，一些专家说需要一个新的计划。
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，这些中心的合格医护人员较少。这是一个有争议的举动，因为它有可能发出患者被安置起来等死的信号。但这承认了一个残酷的现实：现有诊所已满，患者被拒之门外，这正在助长疾病的传播。“每个人都意识到这些较小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，来试图降低社区中的传播，”海伊说。
这次疫情中的另一种新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。人们的注意力大多集中在 ZMapp 上——一种抗体混合物，最初使用接种了埃博拉病毒蛋白质的小鼠进行鉴定，并已给这次爆发中的几个人使用。八月份，研究人员报告称，ZMapp 保护了 18 只猴子免于死于埃博拉病毒——这是首次报告了一种在已经出现该疾病症状的动物身上非常成功的疗法。研究人员现在正在组织对这种药物和其他药物以及少数实验性疫苗的进一步测试。
但是，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专注于扎伊尔埃博拉病毒，这种病毒是四种使人类患病的病毒中最致命的，但它们不太可能对其他丝状病毒有效。萨菲尔领导着一个国际联盟，该联盟正在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针对多种丝状病毒有效的疗法，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患病。
随着对非洲爆发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、欧盟和各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，美国医学研究院将在华盛顿特区召开会议，制定埃博拉病毒研究议程。这次会议是在人们越来越担心这种病毒可能会在非洲部分地区成为地方病，并在未来几年继续使人们生病和死亡的情况下举行的。
研究人员理解，对此次爆发的公共卫生应对是当务之急，但他们也越来越决心要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。“它使人们非常愿意找出他们需要做什么来解决问题。”
本文经许可转载，于 2014 年 10 月 29 日首次发表。