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症状轻或致猴痘疫情被低估病毒隐秘人际传播可能已超五年

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日期:2022-11-14 00:12:31作者:超级管理员
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  症状轻或致猴痘疫情被低估病毒隐秘人际传播可能已超五年全球的猴痘病例仍然以令人惊愕的速度增长。截至5月31日,据世界卫生组织统计,全球约30个国家报告了确诊的猴痘病例,累计确诊病例达到了558例,疑似52例,而5月30日的新增确认病例超过了100例,为一个月以来单日最高。当地时间5月30日,尼日利亚通报了一例猴痘患者死亡病例,这是本轮猴痘疫情中通报的第一例死亡病例。

  根据世卫组织的声明,目前许多感染者报告的症状“相对轻微”甚至不易发觉,这或许会导致本轮猴痘疫情被低估,从而阻碍为遏制疫情的努力。

  与此同时,科学家们继续通过对猴痘病毒基因组测序,将其在病毒进化树上定位,并对变异情况进行分析,从而追踪本轮猴痘病毒的传播路径。病毒超乎寻常的突变率是科学家们讨论的集中点。引发本轮疫情的猴痘病毒,相较于关系最为紧密的2017—2018年在英国等地发现的病毒样本,出现了47个单核苷酸多样性位点(SNPs)的改变。考虑到天花病毒一年平均1-2个核苷酸的变异率,猴痘病毒已经出现了“超突变”的表现。

  目前,大部分科学家认为这样的超级突变或由宿主体内的APOBEC3蛋白酶编辑(一种防御病毒的机制)促成。当地时间5月30日,英国爱丁堡大学的演化生物学家安德鲁·兰博特(AndrewRambaut)在网站上公布了其团队最新研究成果,研究者将猴痘病毒在2017年—2022年变异情况与2017年之前的变异情况对比推断,相较于非人类的动物宿主,本轮病毒的基因变异更有可能是在人体内发生。此外研究者还推测,即猴痘病毒至少从2017年开始,已经持续地开始在人群中进行传播。

  猴痘是一种由猴痘病毒(MPXV)引起的人畜共患病,被认为是自天花根除以来人类最重要的正痘病毒传染病。猴痘病毒能够通过病变体、体液、呼吸道飞沫和污染物质从人传播到人,通常认为,人际之间的传播需要长时间密切接触。猴痘的致死率约为1%-10%,儿童的死亡比例最高。在本轮疫情暴发前,猴痘病例主要在非洲中部和西部地区热带雨林散发,非洲之外的病例都被认为与非洲旅行有关。

  鉴于病例的激增, 世卫组织在上周日发表的声明中称,“考虑到这是第一次在广泛而不同的地理区域同时报告猴痘病例和聚集性病例,全球一级的总体公共卫生风险评估为中等。目前病毒对公众个人的风险似乎很低,但可能不会一直这样。”

  声明称,“如果猴痘病毒利用此次机会,确立自己作为人类病原体的地位,并向幼儿和免疫低下者等疾病风险较高的群体传播,公共卫生风险可能会变得很高。”声明并指出,自从天花疫苗停止接种以来, 全球人口中越来越多的人容易受到猴痘病毒的感染。

  当被问及这次猴痘疫情是否会发展成一场大流行时,世卫组织卫生紧急规划的猴痘技术负责人罗莎蒙德·刘易斯(Rosamund Lewis)说:“我们还不知道,但我们目前认为不会。”但她也补充说,“实际上,我们还不知道是否存在猴痘的无症状传播。”

  这位世界卫生组织首席猴痘专家也承认,关于本轮猴痘疫情还有许多未知因素,包括病毒到底如何传播,以及几十年前暂停大规模天花免疫接种是否可能以某种方式加速了它的传播。

  根据目前掌握的信息,大多数已知猴痘病例主要但不完全发生在男男性行为者中,有分析认为5月在比利时和西班牙举行的两场狂欢派对中大规模性行为或是本轮猴痘蔓延的主要原因。研究者们并没有排除这两次事件中出现了猴痘病毒的“超级传播者”的可能。

  刘易斯说,目前还不清楚猴痘是通过性行为传播,还是仅仅通过性行为之间的密切接触传播,“这种病毒是否采用了一种新的传播方式不得而知,但可以确定的是,它继续利用其众所周知的传播方式,即近距离身体接触。”

  根据世卫组织的声明,目前许多感染者报告的症状“相对轻微”,主要的表现包括淋巴结肿大,病变主要出现在口腔、生殖器或肛门周围,有时几乎很难看到。没有更严重的疾病可能意味着一些受影响的人不会寻求医疗护理,这可能导致对疫情规模的低估,并阻碍遏制疫情的努力。刘易斯说, “这些病变可能会持续两到四周,人们可能都看不到,但仍然可能具有传染性。”

  世卫组织卫生紧急项目新发疾病和人畜传染病部门负责人玛丽亚·范·克霍夫(Maria Van Kerkhove)表示,虽然世卫组织要求各国在追踪接触者时寻找遗漏的病例,但报告的大多数病例都是活跃的,这意味着他们目前有症状。

  世界卫生组织还警告,当受感染的人去医院看病时,不熟悉猴痘的卫生工作者可能无法识别他们看到的是什么。报告称,“由于引起皮疹的原因广泛,而在这次疫情中,猴痘的临床表现可能更多地是非典型的,因此仅根据临床表现来区分猴痘可能具有挑战性。”

  从疫情的规模来看,世卫组织表示,病毒的传播范围可能比目前认识到的更大。声明称,“许多散发病例的突然出现和广泛的地理范围表明,广泛的人际传播已经开始,病毒可能已经传播了数周或更长时间而没有被发现。”

  该机构建议,各国应该把重点放在向目前风险最高的群体传播猴痘的准确信息,并阻止它们之间的进一步传播。世卫组织还表示,各国应该努力保护一线工作人员,称如果医护人员不使用适当的防护设备,他们就有感染病毒的风险。

  当地时间5月30日, 英国爱丁堡大学的演化生物学家安德鲁·兰博特(AndrewRambaut)在网站上发表了《APOBEC3蛋白酶编辑驱动猴痘病毒短期进化的初步观察》文章,文章将2022年猴痘病毒暴发中观察到的大量特异性突变归因于APOBEC3宿主酶作用机制,并阐释了这一机制作用下病毒的变异特点。

  研究者将葡萄牙、比利时、美国、澳大利亚和德国研究团队获得的2022年猴痘病例基因组,与2017-2019年从新加坡、以色列、尼日利亚和英国确诊病例中采样的病毒基因组相比较,发现它们位于一分支,但有47个共享的单核苷酸位点(SNPs)差异。

  “相较于天花病毒之前估计的每年每个位点大约有9x10-6(95%可信区间为7.8x10-6 - 10.2x10-6)的替换,基因组中近20万个核苷酸,每年大约1-2个核苷酸变化。3-4年里出现47次替换是一个出人意料的大数字。猴痘病毒被认为是一种人畜共患病毒,在人与人之间的传播有限,这一进化树上的长分支可能是病毒适应人类的证据。”兰博特说。

  在47个单核苷酸多样性位点中,有42个是特定类型的,即TC→TT或GA→AA的二核苷酸变化。这种偏好性极强的突变是脱氨酶APOBEC3蛋白酶编辑作用的特征。APOBEC3蛋白酶在人和一些哺乳动物体内存在,能起到防御病毒的作用。其主要的抗病毒机制是它能够在病毒单链DNA的复制过程中,使胞嘧啶碱基脱去氨基,变成尿嘧啶碱基,当另一条链合成时,尿嘧啶碱基与腺嘌呤碱基配对,从而产生对病毒致死的G→A高突变现象。

  鉴于天花病毒的估计进化速度,研究者称,这可能表明42个G→A和C→T的变化是病毒复制过程中由于宿主抗病毒防御而发生脱氨作用的结果。

  研究者拥有的猴痘病毒的基因组测序样本,包括存档样本和来自非人类动物的感染样本,通过对样本的比较,研究者确定了三个不同的进化树分支。2022年的人类猴痘病毒属于西非分支的一部分,在这一分支中,最古老的基因组来自1971年的尼日利亚,其余的来自2017年以来的采样。对这些近期基因组的进化树分析也显示了GA→AA和TC→TT突变的倾向,这表明APOBEC3蛋白酶编辑是这组猴痘病毒中观察到的单核苷酸遗传变异的主要来源。

  图一:从2017-2022年的人类猴痘感染者采样的猴痘基因组进化树,以及1971年尼日利亚暴发的外群序列。每个分支上的SNP都用圆圈表示,圆圈的颜色由APOBEC3编辑的TC→TT(蓝色)和GA→AA(橙色),是否为非目标C→T或G→a突变(蓝绿色),或其他SNP类型(灰色)着色。

  研究者在这篇文章中重点回答了三个关键问题。首先,在出现在人类有限的传播链中之前,这种假定的APOBEC3编辑是否发生在非人类动物宿主中?

  有研究表明,在啮齿类动物中发现的单一APOBEC3蛋白酶表现出对5TYC的偏好,例如,人类APOBEC3蛋白酶会优先突变CCC CCT中的C,而小鼠APOBEC3蛋白酶优先发生突变TYC TYT中的C。但兰博特等人发现,在整个猴痘病毒进化树中142个APOBEC3取代假设中,只有46个出现了这种情况。

  论文进一步表示, 如果基因进化树上显示APOBEC3蛋白酶编辑是人类,而不是非人类动物编辑复制的特征,那么预计在2017年疫情暴发前将看不到它存在的证据。为了验证这一点,研究者选择了1970年利比里亚的一个较远的外系病毒分支样本,将2017年猴痘病毒基因组与其比较,发现了28个突变。这个分支上的突变没有表现出如此强的偏向信号,28个单核苷酸多样性位点中只有10个匹配APOBEC3编辑的特征。因此,研究者认为,目前研究者看到的病毒基因组在2017年以后的变异模式是其在人体内进行复制的暗示。这些变化发生在2017年和2018年之间,此后又出现在2022年的病毒样本中,这意味着病毒至少在2017年以来有着持续的人际传播。符合APOBEC3特征的10个突变可能代表了2017年病例之前的一段额外的人际传播时期。考虑到该分支的APOBEC3型突变比2017年至2018年期间的APOBEC3型突变要少,这不太可能代表一个很长的时期。

  APOBEC3蛋白酶的正常作用是防御病毒。它能够在病毒整个基因组的任意位置诱导单核苷酸出现G→A、C→T的突变,这可能使病毒产生足够的有害变化从而失活。

  在双链DNA病毒中,APOBEC3蛋白酶在病毒基因组被复制和单链暴露时发挥作用。在病毒重复的复制过程中,任意一条链都可以打开,被APOBEC3蛋白酶脱氨,导致正链上C→T和G→A的变化。因此,被APOBEC3蛋白酶广泛突变的病毒基因组很可能无法存活,也不会进一步传播。但偶尔,一个被APOBEC3蛋白酶编辑的基因组可能仍然存活并被传播。猴痘病毒能够在细胞质中进行的大量基因组复制可能意味着其大多数基因组不受APOBEC3编辑作用的影响。

  此外,研究者提出了一个假设,即目前观察到的APOBEC3突变,是自然选择消除了那些会让病毒付出重大适应度代价的突变、残留下来的对病毒危害最小的突变。

  对此,他们考虑了2018年基因组蛋白质编码区域的所有GA和TC二核苷酸位点,这些位点可能是APOBEC3编辑的目标,进而研究了这些位点的突变会产生什么影响。在21,230个这样的二核苷酸位点中,69.3%(14,707)会发生氨基酸替换,24.7%(5253)会生成同义氨基酸,6.0%(1270)会产生停止密码子。对于2022年的基因组,在这些二核苷酸发生的40个突变中,60%(24)会产生氨基酸替换,40%(16)是同义突变(另外2个APOBEC3突变位于非编码区域)。在期望值为0.247的二项分布下,研究者得到16个或更少的同义突变的概率为P=0.024。这在一定程度上证明了研究者的假设。

  研究者认为,APOBEC3能够提供的基因突变受到了严格的限制,因为自然选择可以在这些变异上发挥作用,APOBEC3编辑所能诱导的氨基酸变化也有限,只有13种不同的氨基酸替换是可能的,而这种替换不可逆。这意味着,病毒通过APOBEC3编辑可以获得有利的突变机会相对较小。

  在对大多数APOBEC3编辑的研究中发现,由这种机制诱导的突变是聚集和频繁的。对2022年的猴痘病毒基因组集群的观察发现,突变通常出现在整个基因组的区间内,这或许表现了多个集群中APOBEC3编辑对病毒的有限影响,但这些突变不会完全独立地发生。

  研究者们最后表示,尽管猴痘病毒目前在面对人类的病毒防御机制显示出了极强的能力,但APOBEC3编辑的持续压力,可能意味着对病毒中度有害的突变可能会积累,这可能由病毒遗传时的多样性瓶颈导致的遗传漂移造成。这些突变的方向性,将与其它突变过程一起不可逆转地积累降低适应性的突变,并降低这些突变发生的速度。事实上,在葡萄牙团队采样的8个基因组中观察到额外的APOBEC3型突变,其中2个由两个基因组共享,就表明这些突变正在持续传播。

  对这一研究,葡萄牙国家卫生研究所的约翰.保罗.戈麦斯(Jo o Paulo Gomes)在北京时间5月31日晚间发表评价说,我们目前对于猴痘病毒的另外宿主——啮齿动物的基因组多样性知之甚少,也不太了解病毒对宿主的潜在限制。关于APOBEC3编辑机制在啮齿动物和灵长动物中的研究也不够多。因此,对于变异毒株的另外一种解释是,它们也可能是由不同啮齿动物携带病毒的单一溢出导致。