2009年的流感大流行似乎来得莫名其妙。它最初看起来像是墨西哥的一场致命疫情,然后向北蔓延到边境。当卫生官员得知导致病例惊人爆发的病毒是一种新型病毒,并且对大多数人类构成感染威胁时,他们已经无法阻止它在世界各地传播。幸运的是,绝大多数病例的症状都很轻微。如果我们下次没有那么幸运怎么办?
这个问题沉重地压在流感科学家和公共卫生规划者的心头,因为他们正在为下一次大规模疫情爆发做准备。而且肯定会有下一次。流感病毒不断变异。有时,这些变化会导致病毒与我们的免疫系统以前见过的病毒截然不同,以至于它们能够引发全球性的疾病浪潮,即大流行。总有一天可能会出现一种可以抵御所有亚型流感病毒的疫苗,但这种疫苗目前仍然是一个梦想。因此,新的病毒可能会并且将会从鸟类、猪或其他动物身上袭击我们。我们能做的最好的事情就是尽早发现新的入侵者,以便尽快开始生产针对这些特定病原体的疫苗,从而缩短从首次感染到大规模免疫的时间。没有人希望重蹈2009年的覆辙,当时疫苗问世时,疫情已经达到顶峰,公众的兴趣也在减退。
但是,只有当科学家们知道哪些病毒在最有可能产生新的大流行病毒的物种——鸟类和猪——中传播时,才有可能发现新的威胁。虽然在过去五六年里,由于对禽流感(H5N1病毒)的担忧,对鸟类的监测有所改善,但科学家们对感染全球估计9.41亿家养猪的病毒知之甚少。
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然而,对猪病毒的强化监测不太可能很快到来。大多数猪肉生产国根本不检测他们的猪,而在一些检测的国家——如美国——检测是代表猪肉生产者进行的,他们几乎没有经济动力来分享他们的发现。原因是:猪农知道,当新闻中将猪和流感联系起来时,猪肉价格就会暴跌。在美国,政府机构拼凑了一个新的项目,他们希望该项目能够在不威胁生产者生计的情况下提取急需的数据。但许多人类健康专家担心,为了让猪农加入而做出的妥协可能会阻碍这项工作。
不断增加的突变率
你可以称猪为全球流感监测的阿喀琉斯之踵。对于动物和饲养它们的人来说,流感与其说是一种严重的威胁,不如说是一种麻烦;它通常只会引起猪的轻微症状。猪流感甚至不是一种应报告的疾病,这种分类是为被认为对整个行业构成威胁的疾病保留的,例如口蹄疫。另一方面,猪流感病毒可能对普通人群来说是一个大问题。这是因为猪是新型流感病毒的基因坩埚。它们可以感染来自鸟类、其他猪和人类的流感病毒,为基因在新组合中融合创造机会,这种新组合被称为重配体。令人担忧的是,这些新的杂交体将被证明能够轻易感染人类,同时又足够外来,一旦感染就会引起严重疾病。
自2009年大流行开始以来,科学家们一直在努力拼凑出负责任的病毒是如何出现以及在哪里出现的。尽管这个谜题仍然缺少许多碎片,但他们能够推断出的东西只会强调保持警惕的必要性。
几十年来,感染猪的流感病毒基本上保持稳定。它们是导致1918年西班牙流感大流行的甲型流感病毒的基因后代,那次疫情导致多达5000万人死亡。这个病毒家族被称为H1N1;H代表血凝素,N代表神经氨酸酶,这两种蛋白质存在于病原体的表面,实验室和免疫系统用它们来区分不同的流感病毒。(H蛋白有16组,N蛋白有9组。)自1918年大流行以来的几十年里,远房表亲也一直在感染人类。猪的变种,即经典猪流感病毒,其进化速度远慢于人类的变种。大约在十几年前,这种情况发生了巨大的变化。由于未知的原因,北美猪流感病毒开始以惊人的速度进化,那里饲养了大量的猪。
事实上,美国是世界第二大猪肉生产国,仅次于中国;2009年有1.15亿头猪在美国屠宰场被屠宰。商业养猪场的规模和经营方式各不相同。如今,许多经营者按发育阶段对动物进行隔离,例如,将怀孕的母猪与仔猪分开,以减少利润威胁性疾病的传播。
1998年,明尼苏达州、爱荷华州和得克萨斯州的猪群被发现感染了一种新的H3N2病毒,这是一种所谓的“三重重配体”,包含经典猪流感病毒基因,以及通常感染鸟类和人类的病毒基因。从那时起,其他三重重配体病毒已经形成并传播。其中包括另一种版本的H1N1,以及H1N2和H3N1病毒。甚至在2006年,密苏里州的猪身上也短暂地发现了H2N3病毒,考虑到1968年后出生的人对H2病毒家族没有任何抗体,这可能是一个危险的转变。当科学家们思考哪些病毒可能导致未来的大流行时,H2病毒在名单上名列前茅。
美国农业部和诊断实验室的研究人员在科学期刊上报告了这些新病毒。但大多数专注于人类健康方面的流感科学家和官员都被另一种危险的威胁分散了注意力:禽流感。1997年,H5N1病毒在传统上被认为是新流感病毒震中的东南亚出现。最初的疫情发生在香港,在香港下令扑杀其境内所有家禽后得到控制。然而,到2003年底,该病毒卷土重来,并在中国、越南和泰国的家禽群中肆虐,随后蔓延到更远的地方。数百万只鸟类死于感染或被扑杀以阻止其传播,超过300人死亡。
这些禽流感事件突显了密切关注动物宿主中新流感毒株的紧迫性。香港大学的病毒学家裴伟士和管轶以及其他同事在中国对鸟类进行了开创性的监测。十多年来,该团队还开展了一项计划,对进入屠宰场的猪进行流感检测。香港屠宰场屠宰的动物中,约80%来自中国大陆附近的农场。尽管在香港收集的数据并不能说明中国的全部情况,但该计划仍然比美国目前的情况更广泛地打开了一扇了解这个幅员辽阔、以不开放著称的国家的猪流感情况的窗口。
检测猪
这种并置的讽刺意味并没有被流感科学家们忽视,他们记得美国是如何积极推动中国、印度尼西亚和其他亚洲国家提高其H5N1疫情的透明度的。管轶和其他人对猪的监测数据匮乏感到沮丧,不仅来自美国,也来自其他地方。美国的监测数据不足,但在南美洲和中美洲、非洲、印度和亚洲其他一些地区,几乎没有对猪流感进行监测。“目前的形势确实一点也不令人安心,”裴伟士宣称。“我们知道途径,”管轶谈到猪在新型流感病毒产生中可能扮演的角色时说。“为什么我们不进行观察呢?”
在美国,一个更好的问题可能是“为什么他们不分享呢?”农民历来都会对他们的猪进行流感检测,通常是在国家动物卫生实验室网络(NAHLN)的诊断实验室进行。制造猪流感疫苗的公司也需要知道动物面临哪些流感威胁,以便他们能够相应地调整他们的疫苗。但动物卫生部门收集的信息很少与负责保障人类健康的研究人员和官员分享。事实上,在2009年疫情爆发后,猪场的流感检测戛然而止。“基本上,生产者真的不想知道,因此,进入NAHLN实验室的通常的呼吸道样本流干涸了,”疾病控制与预防中心流感部门负责人南希·J·考克斯说。
这些实验室和公司的优先事项是由对猪及其所有者最有利的事情决定的。NAHLN实验室——通常设在大学里,如明尼苏达大学和爱荷华州立大学——为农民,他们的客户工作。明尼苏达大学猪健康和生产力主席蒙特塞·托雷莫雷尔解释说,任何发现,无论是阳性还是阴性,都将被保密。“实际上有很多实际的测序监测,如果你愿意这么说的话,但这些信息会反馈给提交样本的人。”
值得注意的发现,如首次三重重配体H3N2的发现,最终会出现在科学文献中,但这个过程可能需要一年或更长时间。这远不能代替实时监测,实时监测会给人类健康官员提供当前的画面,而不是历史的视角。每隔一段时间,就会有人直接从猪身上感染猪流感,疾控中心就会接到电话。(例如,今年秋天就发生了两次。幸运的是,这两个病例都被证明是孤立事件。)但这样的电话通常来得太晚,无法进行彻底的调查。“当我们能够弄清楚实际的暴露情况时,猪通常已经被送去屠宰了,”考克斯说。
其他研究人员试图揭示猪体内循环的病毒种类,但同样遇到了阻力。圣裘德儿童研究医院孟菲斯世界卫生组织流感合作中心负责人理查德·J·韦比在与几位同事试图建立一项短期研究,对看似健康的猪进行流感病毒拭子采样时,遇到了这个问题。为了获得接触动物的机会,韦比的团队承诺,在研究之前,将其收集的所有样本放入冰柜三个月。这是一个善意的姿态,旨在向合作的农民保证,在取样一周后,他们不会在农场门口发现穿着防护服的公共卫生人员。韦比说,这项提议得到了几位农民的接受,是为了“润滑齿轮”。他承认,如果没有这项提议,一些生产者可能就不会签约。
然而,目前,在GenBank或GISAID等在线数据库中上传的猪病毒基因序列太少,流感研究人员可以在任何地方查看这些序列。这给人类健康研究人员留下了一个巨大的盲点。“你不可能说GenBank或GISAID或其他任何地方的序列能够代表目前猪体内实际循环的病毒,”考克斯说。“这就是公共卫生部门非常担心的。我们理解农业方面的所有问题。但我们希望朝着一个解决方案努力,在这个解决方案中,可以更多地共享可用的信息。”
需要合作
早在2009年大流行之前,疾控中心就开始走上加强合作的道路,与美国农业部就一个项目进行谈判,该项目将使动物卫生诊断检测的发现与人类卫生方面共享。但是,如果没有猪肉生产者的合作,该项目仍然处于起步阶段,无法发挥作用,迄今为止,猪肉生产者一直不愿支持许多人认为的政府干预其事务的企图。“猪是农民的财产。只要猪身上发生的感染不是被认为是国家畜群风险的项目疾病,那么猪身上发生的事情就是农民的事情,而不是政府的事情,”国家猪肉委员会科学和技术副总裁保罗·桑德伯格说。
为了克服农民的犹豫,疾控中心-美国农业部监测系统内置了几个关键的妥协方案。首先,匿名性得到保证。在生产者提交给诊断实验室的样本中发现的病毒可能会被输入到一个更广泛可访问的监测系统中。然而,除非生产者事先同意,否则任何可能识别其农场的信息都会在数据传递之前被剥离。人类健康官员可以知道病毒是在哪个州发现的,但不知道具体的县或农场。“匿名监测流是默认设置,这意味着监测的检测结果将以匿名方式提供给项目。数据中不会包含所有者或提交兽医的信息,”美国农业部首席兽医官约翰·R·克利福德说。
生产者可以同意让识别信息附加到数据上,但预计很少有人会放弃匿名保护。该系统的规则还规定,如果有人感染了猪流感病毒,与该人有过接触的任何猪群的所有者必须同意,当局才能检测猪。如果疾控中心看到一个人感染病例或一种看起来可能传染给人类的病毒,那么为了保护人类健康,匿名面纱会被揭开吗?目前尚不清楚。桑德伯格说,如果疾控中心看到一种有问题的病毒,它可以提醒相关的州卫生部门注意人类病例。
桑德伯格说,生产者并非不关心猪流感病毒对人类的威胁,他支持新的疾控中心-美国农业部监测系统,但他们认为这种威胁有时被夸大了。每天有数百万头猪与人接触,但人类从猪身上感染的病例却很少见。农民们看到了阿诺德·范·金克尔的遭遇,这位加拿大生产者的猪群是世界上第一个猪流感大流行H1N1检测呈阳性的猪群。范·金克尔的猪康复了,但他不得不宰杀这些动物,因为没有人会买它们。
尽管提交给新的疾控中心-美国农业部监测系统的病毒样本数量在2010年下半年开始增加,但许多医生和流行病学家担心,内置的妥协方案仍然过于限制。他们担心他们将无法及时识别新的猪病毒或检测到病毒从猪传播到人的情况,从而对人类健康产生影响。他们没有放弃获得更好数据的努力。疾控中心的考克斯和意大利帕多瓦世界动物卫生组织参考实验室负责人伊拉里亚·卡普瓦正在组织一次会议,于2月初在意大利举行,召集主要的人类和动物卫生机构和科学家,试图找到一种克服障碍的方法。卡普瓦谨慎地乐观地认为,存在绕过障碍的方法。“我们只需要弄清楚它们是什么,”她说。
猪肉政治可能进展缓慢,但流感正在以惊人的速度进化。“生物学规则在过去20年中发生了变化,所以我认为思维方式也必须改变,”渥太华大学专门研究流感进化的病毒学家厄尔·布朗说。猪肉生产者可能会因任何负面宣传而损失惨重。然而,如果2009年大流行病毒的毒性更强的后代从猪身上出现,那么所有人都会蒙受损失。