摸清病毒“航班網(wǎng)絡(luò)”預(yù)測(cè)疫情爆發(fā)

常曉

據(jù)外媒報(bào)道，一名61歲的韓國(guó)籍男子日前在科威特旅行歸國(guó)后，被確診為中東呼吸綜合征（MERS），并被隔離治療。2015年，MERS曾在韓國(guó)造成36人死亡。

眾所周知，病毒的傳播必須仰仗媒介，人類活動(dòng)是病毒傳播的途徑之一，鳥(niǎo)類、蝙蝠等活動(dòng)也是病毒的傳播途徑。通過(guò)捕捉媒介的活動(dòng)途徑，是否可以摸清病毒的行動(dòng)路線，為病毒畫(huà)出一張可視的“航班網(wǎng)絡(luò)”？不久前召開(kāi)的2018世界流感大會(huì)上，有研究團(tuán)隊(duì)匯報(bào)了相關(guān)研究，通過(guò)對(duì)候鳥(niǎo)、家禽的追蹤，獲得病毒的傳播途徑，并推測(cè)出病毒界的“親緣”關(guān)系，即如何變異的，進(jìn)而能預(yù)測(cè)疫情的爆發(fā)。

病毒自帶遷徙“時(shí)間戳”

“遷徙的過(guò)程中病毒同步在進(jìn)行梯狀進(jìn)化。”北京師范大學(xué)全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院的研究員表示，病毒家族的遷徙、傳播和進(jìn)化是在同時(shí)進(jìn)行的。病毒的衍化給病毒傳播打上了“時(shí)間戳”，根據(jù)基因分析獲得不同病毒的“親疏”，可以反推它們傳播的路徑。因此，病毒的親緣性可用來(lái)判斷不同的“支”在進(jìn)化中走了哪條路。

通過(guò)對(duì)近年流行的HSN1禽流感病毒的追蹤，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，東亞遷徙帶內(nèi)采集到的病毒親緣性較高；同時(shí)中亞遷徙帶也出現(xiàn)相同情況；而蒙古的病毒又與上述兩種病毒同時(shí)存在親緣性，采樣地點(diǎn)也正好是這兩個(gè)遷徙帶交叉地區(qū)。

打個(gè)比方，根據(jù)病毒親緣關(guān)系畫(huà)出的“朋友圈”與地理科學(xué)上長(zhǎng)久以來(lái)的遷徙帶的范圍高度重疊了。這不會(huì)僅僅是個(gè)巧合，團(tuán)隊(duì)開(kāi)始猜測(cè)禽流感病毒的傳播有著特定的“航班網(wǎng)絡(luò)”。

候鳥(niǎo)通道與病毒基因流向吻合

由于在長(zhǎng)距離的禽流感擴(kuò)散上，野鳥(niǎo)一年兩次的遷徙會(huì)造成病毒的快速傳播，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)始追蹤遷徙鳥(niǎo)類來(lái)證實(shí)自己的猜測(cè)。

“依據(jù)種群數(shù)量、生存能力，我們選擇了4類野鳥(niǎo)?！毖芯咳藛T介紹，“我們用GPS設(shè)備為56只鳥(niǎo)進(jìn)行遷徙行為記錄。目前的記錄數(shù)據(jù)表明，候鳥(niǎo)遷徙的速度與不同國(guó)家之間疫情的爆發(fā)和傳播速度高度相關(guān)?！?/p>

同時(shí)，團(tuán)隊(duì)對(duì)該病毒的8個(gè)片段分別溯源，利用“時(shí)間戳”給出了地點(diǎn)間的連接關(guān)系?！霸趤喼?，病毒傳播并非隨機(jī)傳播，東西向是很少傳播的，主要存在于南北向傳播?！毖芯咳藛T表示，而且病毒傳播的時(shí)間空間與遷徙通道一致。

更細(xì)致的研究表明，每一組候鳥(niǎo)遷徙通道上，遷徙時(shí)間、空間、順序都能最好地解釋病毒基因流的流向。研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)病毒基因組序列構(gòu)建了1000組網(wǎng)絡(luò)模型，并與候鳥(niǎo)遷徙路徑匹配?！昂艽笠徊糠值哪Ｐ捅砻?，病毒遷徙順序與候鳥(niǎo)遷徙在時(shí)間、空間、順序上相當(dāng)吻合。”研究人員介紹，但并非所有的禽流感病毒遷徙都和候鳥(niǎo)遷徙高度一致。研究人員解釋：“野鳥(niǎo)中分離的禽流感毒株只有20%，還存在其他的驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)病毒傳播?！?/p>

準(zhǔn)確預(yù)測(cè)病毒進(jìn)化路徑

“H7N9一度被認(rèn)為在長(zhǎng)三角和珠三角區(qū)域流行?！毖芯咳藛T說(shuō)，但是模型預(yù)測(cè)它會(huì)向西部和北部擴(kuò)散。2014年在陜西西安等地發(fā)現(xiàn)了H7N9，這證實(shí)了該研究團(tuán)隊(duì)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

“我們的家禽流向分3個(gè)層次，包括生產(chǎn)者、零售、消費(fèi)者。”依據(jù)家禽貿(mào)易的流向圖，北京師范大學(xué)團(tuán)隊(duì)綜合運(yùn)用系統(tǒng)發(fā)生學(xué)分析、地理空間技術(shù)和時(shí)間序列模型等方法，對(duì)禽流感爆發(fā)的時(shí)空模式和疫苗對(duì)病毒進(jìn)化的影響進(jìn)行了研究。

“我們捕捉到的往往是病毒進(jìn)化樹(shù)中的某一個(gè)分支，衍化過(guò)程中的一個(gè)瞬間?！毖芯咳藛T介紹，以往的研究方法由于采樣有疏漏，采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)之間不夠連續(xù)，難以看到病毒的全部傳播過(guò)程，而利用系統(tǒng)發(fā)生學(xué)分析、地理空間技術(shù)和時(shí)間序列模型等方法，能夠?qū)⒁粋€(gè)瞬間通過(guò)納入其他因素還原出一個(gè)過(guò)程，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)病毒的動(dòng)態(tài)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。

100年前，被稱為“全球性世紀(jì)瘟疫”的世紀(jì)大流感致使5000萬(wàn)人死亡。流感不是普通感冒，而是嚴(yán)重傳染病，人類同時(shí)面臨季節(jié)性流感、流感大流行和動(dòng)物流感的威脅和危害。預(yù)測(cè)流感爆發(fā)一直是未解難題，地理信息學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)手段的全新結(jié)合，可通過(guò)對(duì)傳播載體的研究，從點(diǎn)連成線再聯(lián)接成網(wǎng)絡(luò)，無(wú)疑有望幫助人類摸清病毒的“航班網(wǎng)絡(luò)”。