沙粒病毒科烈性病毒研究領(lǐng)域的文獻計量和知識圖譜分析

馬麗麗，龔 睿，吳躍偉，劉 歡, 3

(1. 中國科學(xué)院武漢文獻情報中心學(xué)科情報中心 科技大數(shù)據(jù)湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430071； 2. 中國科學(xué)院武漢病毒研究所 病毒學(xué)國家重點實驗室，湖北 武漢 430071； 3. 中國疾病預(yù)防控制中心中心辦公室， 北京 102206)

沙粒病毒科病毒引起的疾病最早報道于20世紀(jì)50年代，2008年出現(xiàn)在玻利維亞以及南非和贊比亞地區(qū)的兩起沙粒病毒疾病死亡事件使沙粒病毒再次成為流行病學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的熱點。近年來，沙粒病毒疫情仍在非洲及南美地區(qū)局部流行，2019年初尼日利亞暴發(fā)了該國史上最嚴(yán)重的一次拉沙熱疫情。由于感染性極高，其中拉沙熱病毒(LASV)、鳩寧病毒、馬秋波病毒以及瓜納瑞托病毒被列入A級病原，其生物安全級別被定為四級。我國《人間傳染的病原微生物名錄》[1]中也將該科中8種病毒的危害程度列為第一類，開展相關(guān)的病毒培養(yǎng)、動物感染試驗等科研活動均需在生物安全4級(BSL-4)的實驗室中進行。隨著生物技術(shù)的發(fā)展和近年來新發(fā)和烈性傳染病的頻繁出現(xiàn)，給世界各國所帶來的生物安全問題日益凸顯[2-3]?，F(xiàn)在全球各國之間的貿(mào)易合作日益頻繁，并且隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的實施，我國與非洲等地區(qū)的合作關(guān)系日益密切，拉沙熱等沙粒病毒科烈性病毒的輸入感染風(fēng)險加大[4-5]，有必要對這種目前雖未大規(guī)模暴發(fā)的高等級危害烈性傳染病病毒進行前瞻研究。

學(xué)科評價是利用相關(guān)學(xué)術(shù)信息和分析方法從某學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展的階段、現(xiàn)狀、水平、前景和學(xué)科結(jié)構(gòu)及其之間的相關(guān)度等維度進行評價[6-7]，其中文獻計量學(xué)已成為學(xué)科評價和科技情報跟蹤監(jiān)測的一個重要方法[8-9]。本研究針對我國《人間傳染的病原微生物名錄》中第一類的沙粒病毒科8種病毒，利用文獻計量方法從多維度對沙粒病毒科烈性傳染病病毒的研究現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢進行分析，為我國沙粒病毒科烈性傳染病的防治和科學(xué)研究提供參考。

1 資料與方法

1.1 檢索方法 以Web of Science文獻數(shù)據(jù)庫為檢索平臺，檢索式為TS=(“Flexal” near “virus*”) or (“Guanarito” near “virus*”) or (“Junin” near “virus”) or ((“Lassa fever”) or (“l(fā)assa” near “virus*”)) or (“Machupo” near “virus*”) or (“Sabia” near “virus*”) or (“Tacaribe” near “virus*”) or (“Mopeia” near “virus*”)，檢索時間范圍為1900—2019年，檢索索引為SCI-EXPANDED，數(shù)據(jù)檢索時間為2020年1月3日。

1.2 分析方法 應(yīng)用湯森路透的Thomson Data Analyzer軟件進行論文數(shù)據(jù)清洗和文獻計量分析，應(yīng)用VOSviewer軟件對文獻信息進行可視化以及主題共詞和聚類分析，以更直觀地了解該學(xué)科領(lǐng)域的當(dāng)前研究的熱點和今后研究趨勢等。

2 結(jié)果

2.1 整體研究態(tài)勢 共檢索到8種沙粒病毒科烈性病毒領(lǐng)域的相關(guān)文獻1 840篇，其中LASV和Mopeia病毒屬于舊世界沙粒病毒，鳩寧病毒、Tacaribe病毒、馬秋波病毒、瓜納瑞托病毒、Sabia病毒和Flexal病毒屬于新世界沙粒病毒，以LASV的關(guān)注和相關(guān)研究最多，8種病毒相關(guān)論文數(shù)量見圖1。從論文發(fā)表時間分布上看，沙粒病毒科烈性傳染病病毒的研究始于20世紀(jì)60年代，相關(guān)論文數(shù)量仍然不多，但近些年總體呈增長趨勢。其中LASV的研究起始相對較晚(1970年)，但該病毒卻是近年來增長最快、關(guān)注度最高的沙粒病毒科烈性傳染病病毒。其他如鳩寧病毒、Tacaribe病毒、馬秋波病毒雖比LASV開始研究早(1961年)，但其相關(guān)研究論文量增長平緩。瓜納瑞托病毒、Mopeia病毒、Sabia病毒和Flexal病毒的相關(guān)研究則主要始于20世紀(jì)90年代后。見圖2。

圖1 1961—2019年國際沙粒病毒科8種烈性傳染病病毒領(lǐng)域論文量概況

圖2 1961—2019年國際沙粒病毒科8種烈性傳染病病毒論文年度分布圖

2.2 國家分布 沙粒病毒科烈性傳染病病毒研究領(lǐng)域的主要國家中，美國發(fā)表的文獻位居第一，相關(guān)論文量遙遙領(lǐng)先，達892篇，占該領(lǐng)域總文獻的48.5%。阿根廷、德國分別位居第二、第三位，其他主要的研究國家還有英國、法國、瑞士、加拿大等。我國在該領(lǐng)域的研究論文共33篇，排名第13位。從各國在8種病毒方面發(fā)表的文獻數(shù)量分布來看，各國在某些病毒方面的研究有所偏重。除阿根廷以外，其他國家均最關(guān)注LASV，尤其是塞拉利昂、幾內(nèi)亞、尼日利亞等拉沙熱暴發(fā)的主要西非國家中。因鳩寧病毒的主要肆虐地是阿根廷，因此，阿根廷對鳩寧病毒的研究比其他類型病毒的關(guān)注度要高很多。法國除在LASV、鳩寧病毒、Tacaribe病毒方面的研究較多外，在Mopeia病毒、瓜納瑞托病毒方面的研究也相對較多，比利時在Mopeia病毒方面的研究也有所偏重。見表1。

表1 沙粒病毒科烈性傳染病病毒研究領(lǐng)域居前15位的國家及論文發(fā)表情況(篇)

2.3 機構(gòu)分布 沙粒病毒科烈性傳染病病毒研究領(lǐng)域前15位重要機構(gòu)主要來自美國、阿根廷、德國和英國。美國國立衛(wèi)生研究院及其下屬過敏性疾病與傳染病研究所(NIAID)、美國疾病控制與預(yù)防中心、美國領(lǐng)先的基礎(chǔ)生物和醫(yī)學(xué)研究機構(gòu)斯克里普斯研究所、美國國防部等美國病毒學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)先機構(gòu)都是該領(lǐng)域的重要創(chuàng)新單元，對該領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的推動作用。排名第二位的是阿根廷布宜諾斯艾利斯大學(xué)，該大學(xué)是阿根廷最大的綜合類高校。另外，來自阿根廷國家科學(xué)技術(shù)委員會(CONICET)，其萊洛伊爾研究院基金會分子病毒學(xué)實驗室教授安德里婭·卡瑪尼克因控制登革病毒傳播獲得2016年聯(lián)合國教科文組織的“世界杰出女科學(xué)家成就獎”，這些都顯示了阿根廷在沙粒病毒科烈性傳染病病毒領(lǐng)域的研究實力。德國的Bernhard Nocht熱帶醫(yī)學(xué)研究所和馬爾堡菲利普大學(xué)分別排名第7和第13位。英國倫敦大學(xué)排名第15位。見表2。我國相關(guān)領(lǐng)域的研究機構(gòu)未進入前15位之列，其中，中國科學(xué)院在沙粒病毒領(lǐng)域發(fā)表相關(guān)論文共12篇，位居該研究領(lǐng)域國內(nèi)研究機構(gòu)第1位以及論文量世界排名的第79位。

2.4 領(lǐng)域研究主題分析 應(yīng)用VOSviewer軟件對沙粒病毒烈性傳染病病毒領(lǐng)域研究論文中的關(guān)鍵詞進行聚類分析，得到關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識圖譜。通過聚類情況可知，目前沙粒病毒科烈性傳染病病毒領(lǐng)域主要研究方向可分為4個方面：(1)病毒的傳播、流行病學(xué)、監(jiān)控等研究，以及新發(fā)烈性傳染病帶來的公共安全和生物安全/生物防御問題。主要關(guān)鍵詞有outbreak、epidemiology、west-Africa、surveillance、emerging infectious disease、biosafety、biodefense、public health等。(2)病毒遺傳機制，以及病原病理學(xué)和進入細胞機制的研究。主要關(guān)鍵詞有g(shù)enetic structure、genomics、glycoproteins、immunopathology、host-pathogen interactions、membrane fusion、virus entry等。在近年來新發(fā)和烈性傳染病不斷頻發(fā)背景下，相關(guān)病毒的遺傳基礎(chǔ)和致病機制研究是追蹤病毒來源和預(yù)防病毒暴發(fā)的有效方法[10]。(3)治療方法以及藥物和疫苗開發(fā)。主要關(guān)鍵詞有therapy、antiviral drugs、favipiravir、antiviral therapy、ribavirin、vaccines、recombinant vaccines、broad-spectrum inhibitor等，其中如favipiravir(T-705)、ribavirin抗病毒藥物都是較為受人關(guān)注的研究熱點[11-12]。(4)病毒檢測技術(shù)和方法。主要關(guān)鍵詞有diagnosis、RT-PCR、PCR、real-time RT-PCR、ELASA等[4,13-14]。見圖3。

表2 沙粒病毒科烈性傳染病病毒領(lǐng)域居前15位的研究機構(gòu)及論文發(fā)表情況

圖3 沙粒病毒科烈性傳染病病毒論文關(guān)鍵詞聚類分析

3 討論

新形勢下國家安全已突破傳統(tǒng)領(lǐng)域，拓展至生物安全范疇，美國等西方國家已將生物安全上升到國家戰(zhàn)略層面[15-16]。新發(fā)和烈性傳染病是威脅國家生物安全的重要方面[17]。面對當(dāng)前日益頻繁的國際化往來和近年來頻繁暴發(fā)的埃博拉病毒病等新發(fā)和烈性傳染病疫情，我國仍面臨著嚴(yán)峻的公共衛(wèi)生治理形勢和挑戰(zhàn)。因此，沙粒病毒科烈性病毒的潛在安全風(fēng)險不能忽視。

沙粒病毒科病毒直徑為50～300 nm，因在電鏡下觀察到病毒內(nèi)部有宿主細胞核糖體成分形成的電子致密顆粒，故取名“沙粒”病毒(拉丁語：Arena)。其基因組由S和L兩個片段的單股負鏈RNA組成， L片段約7.2 kb，編碼基質(zhì)蛋白(Z蛋白)和病毒RNA聚合酶(L蛋白)；S片段約3.5 kb，編碼包膜糖蛋白前體(GPC蛋白)和核衣殼蛋白(N蛋白)[4, 18-20]。按地理位置，沙粒病毒科可分為兩大類：新世界沙粒病毒(New world arenaviruses)，主要分布于美洲，如白水阿羅約病毒、查帕雷病毒、鳩寧病毒、馬秋波病毒、瓜納瑞托病毒、Sabia病毒、Tacaribe病毒和Flexal病毒等；舊世界沙粒病毒(Old world arenaviruses)，主要分布于非洲、歐洲和亞洲的LASV和盧約病毒，以及在我國流行的淋巴細胞脈絡(luò)叢腦膜炎病毒和溫州病毒等[21]。按宿主動物不同，可分為爬行動物沙粒病毒屬(Reptarenavirus，RARV)、哈特曼病毒屬(Hartmanivirus, HARV)和哺乳動物沙粒病毒屬(Mammarenavirus，MARV)3個屬。RARV共有5種，主要感染蛇類，不引起人類疾病；HARV為2017年才劃分的病毒屬，目前已報道了6種HARV；MARV共有39種，絕大多數(shù)以嚙齒動物為宿主[22-25]。

本研究中的8種沙?？撇《揪俏覈度碎g傳染的病原微生物名錄》中定義最高危害程度的第一類烈性傳染病病毒，均屬于MARV中可導(dǎo)致人類出血熱的病毒，這些病毒引起的出血熱具有發(fā)病快、致死率高的特點。本文研究結(jié)果表明，LASV的相關(guān)研究論文量最多，這是由于LASV是流行程度最廣、危害性最大的沙粒病毒科烈性病毒，主要流行于西非，特別是塞拉利昂、幾內(nèi)亞、尼日利亞和利比里亞，每年新發(fā)病例達30萬～50萬人以上，死亡約5 000人[20, 26]，2018 年世界衛(wèi)生組織(WHO) 更是將其列為年度優(yōu)先關(guān)注傳染病[27]。其次關(guān)注較多的是引起阿根廷出血熱的鳩寧病毒，該病于19世紀(jì)50年代首次被報道，主要肆虐于阿根廷的潘帕斯草原地區(qū)，隨季節(jié)暴發(fā)流行，未接種疫苗的情況下，致死率高達15%～30%[28-29]。論文量排名第三的是Tacaribe病毒，其基因組是新世界沙粒病毒的原型[30]，是從特立尼達(Trinidad)的蝙蝠體內(nèi)分離出的一種沙粒病毒，免疫性與鳩寧病毒和馬秋波病毒有關(guān)。排名第4位的馬秋波病毒是玻利維亞出血熱的病原體，疫情首次暴發(fā)于1959年，致死率在25%左右[21, 31]。Mopeia病毒與LASV非常類似，兩者基因組序列同源性達75%，且以同一種鼠類為自然宿主。相關(guān)研究[32]發(fā)現(xiàn)，與高致病性的LASV不同的是，Mopeia病毒對人和靈長動物不致病，在靈長動物中可對LASV感染產(chǎn)生免疫。然后研究較多的是1989年主要在瓜納里托市引起委內(nèi)瑞拉出血熱暴發(fā)流行的瓜納瑞托病毒[33]以及1990年被發(fā)現(xiàn)可引起巴西出血熱的Sabia病毒[34]。Flexal病毒的研究最少，該病毒于1977年首次在巴西發(fā)現(xiàn)，米鼠(Oryzomysspp)是其自然宿主，迄今有1例人感染的報道[35-36]。

目前沙粒病毒常用的治療手段主要是在感染早期使用廣譜抗病毒藥物利巴韋林[4, 26]，也有研究[37]表明法匹拉韋在抗鳩寧病毒方面有一定效果。此外，Borenstein等[38]試驗證明小鼠血清中產(chǎn)生了對LASV GP1的非增殖性免疫反應(yīng)，表明LASV的GP1是一種免疫誘餌，且鳩寧病毒的GP1可能是未來開發(fā)疫苗的組成部分。Zhang等[39]通過對LASV特異性進入型抑制劑ST-161進行構(gòu)效關(guān)系優(yōu)化，篩選出了LASV進入抑制劑，其中一種化合物還對鳩寧病毒、Sabia病毒、查帕雷病毒的抑制水平達到納摩爾級，對瓜納瑞托病毒和馬秋波病毒的抑制水平更是達到皮摩爾級，有望成為沙粒病毒科的廣譜性抑制劑。除鳩寧病毒減毒活疫苗外，目前尚沒有針對其他沙?？撇《镜奶匦б呙鏪40]。另外，由于沙粒病毒科烈性病毒活毒株不易獲得，且相關(guān)試驗需要在BSL-4實驗室條件下進行，這些都限制了抗沙粒病毒藥物的研發(fā)。

另外，通過本文分析可知，美、德、英、法等國際強國在沙粒病毒科烈性病毒領(lǐng)域的研究成果領(lǐng)先其他國家，側(cè)面反映出這些國家意識到這些病毒對國家生物安全和公眾衛(wèi)生的潛在威脅[15, 41]，與這些國家相比，我國在沙粒病毒科研究領(lǐng)域的關(guān)注顯然不足。我國相關(guān)部門對此應(yīng)重視和前瞻布局，在公共衛(wèi)生健康和疾病防控網(wǎng)絡(luò)的全球視野下統(tǒng)籌規(guī)劃部署，尤其應(yīng)注重以下幾個方面：(1)加強沙粒病毒科烈性病毒基礎(chǔ)研究，相關(guān)病毒的致病機制和宿主細胞免疫反應(yīng)等基礎(chǔ)研究是特異性治療方法、藥物、疫苗研發(fā)的基礎(chǔ)，應(yīng)加強基礎(chǔ)研究科研經(jīng)費投入，注重人才引進和運用先進研究方法和技術(shù)，如DNA重組、基因組技術(shù)等。(2)持續(xù)開展沙粒病毒科烈性病毒治療藥物和疫苗研發(fā)，引導(dǎo)高校、研究所和國內(nèi)企業(yè)開展相關(guān)藥物和疫苗研發(fā)，重點加強創(chuàng)新技術(shù)方法的項目支持，加強產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，發(fā)展更多自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，為預(yù)防相關(guān)疫情暴發(fā)做好準(zhǔn)備。(3)加強國際合作，促進與國外研究機構(gòu)在技術(shù)方法方面的學(xué)習(xí)交流，并加強國際新發(fā)和烈性病毒疫情防治交流和長期合作，建立并完善疫情監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)險評估體系，制定緊急情況應(yīng)對方案。(4)加強沙粒病毒科烈性病毒研究的實驗室安全和醫(yī)院環(huán)境的生物安全監(jiān)管工作，為科研人員和衛(wèi)生工作者提供工作指導(dǎo)，并注重對社會公眾的沙粒病毒科烈性病毒病的科普教育和宣傳工作。綜上所述，本文研究以期為國家安全、公共衛(wèi)生和社會經(jīng)濟發(fā)展保障提供政策支撐和理論依據(jù)。