摸清病毒“航班網絡”預測疫情爆發

常曉

據外媒報道，一名61歲的韓國籍男子日前在科威特旅行歸國后，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，人類活動是病毒傳播的途徑之一，鳥類、蝙蝠等活動也是病毒的傳播途徑。通過捕捉媒介的活動途徑，是否可以摸清病毒的行動路線，為病毒畫出一張可視的“航班網絡”？不久前召開的2018世界流感大會上，有研究團隊匯報了相關研究，通過對候鳥、家禽的追蹤，獲得病毒的傳播途徑，并推測出病毒界的“親緣”關系，即如何變異的，進而能預測疫情的爆發。

病毒自帶遷徙“時間戳”

“遷徙的過程中病毒同步在進行梯狀進化。”北京師范大學全球變化與地球系統科學研究院的研究員表示，病毒家族的遷徙、傳播和進化是在同時進行的。病毒的衍化給病毒傳播打上了“時間戳”，根據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判斷不同的“支”在進化中走了哪條路。

通過對近年流行的HSN1禽流感病毒的追蹤，研究團隊發現，東亞遷徙帶內采集到的病毒親緣性較高；同時中亞遷徙帶也出現相同情況；而蒙古的病毒又與上述兩種病毒同時存在親緣性，采樣地點也正好是這兩個遷徙帶交叉地區。

打個比方，根據病毒親緣關系畫出的“朋友圈”與地理科學上長久以來的遷徙帶的范圍高度重疊了。這不會僅僅是個巧合，團隊開始猜測禽流感病毒的傳播有著特定的“航班網絡”。

候鳥通道與病毒基因流向吻合

由于在長距離的禽流感擴散上，野鳥一年兩次的遷徙會造成病毒的快速傳播，研究團隊開始追蹤遷徙鳥類來證實自己的猜測。

“依據種群數量、生存能力，我們選擇了4類野鳥。”研究人員介紹，“我們用GPS設備為56只鳥進行遷徙行為記錄。目前的記錄數據表明，候鳥遷徙的速度與不同國家之間疫情的爆發和傳播速度高度相關。”

同時，團隊對該病毒的8個片段分別溯源，利用“時間戳”給出了地點間的連接關系。“在亞洲，病毒傳播并非隨機傳播，東西向是很少傳播的，主要存在于南北向傳播。”研究人員表示，而且病毒傳播的時間空間與遷徙通道一致。

更細致的研究表明，每一組候鳥遷徙通道上，遷徙時間、空間、順序都能最好地解釋病毒基因流的流向。研究團隊根據病毒基因組序列構建了1000組網絡模型，并與候鳥遷徙路徑匹配。“很大一部分的模型表明，病毒遷徙順序與候鳥遷徙在時間、空間、順序上相當吻合。”研究人員介紹，但并非所有的禽流感病毒遷徙都和候鳥遷徙高度一致。研究人員解釋：“野鳥中分離的禽流感毒株只有20%，還存在其他的驅動力驅動病毒傳播。”

準確預測病毒進化路徑

“H7N9一度被認為在長三角和珠三角區域流行。”研究人員說，但是模型預測它會向西部和北部擴散。2014年在陜西西安等地發現了H7N9，這證實了該研究團隊的準確預測。

“我們的家禽流向分3個層次，包括生產者、零售、消費者。”依據家禽貿易的流向圖，北京師范大學團隊綜合運用系統發生學分析、地理空間技術和時間序列模型等方法，對禽流感爆發的時空模式和疫苗對病毒進化的影響進行了研究。

“我們捕捉到的往往是病毒進化樹中的某一個分支，衍化過程中的一個瞬間。”研究人員介紹，以往的研究方法由于采樣有疏漏，采樣點數據之間不夠連續，難以看到病毒的全部傳播過程，而利用系統發生學分析、地理空間技術和時間序列模型等方法，能夠將一個瞬間通過納入其他因素還原出一個過程，進而發現病毒的動態移動網絡。

100年前，被稱為“全球性世紀瘟疫”的世紀大流感致使5000萬人死亡。流感不是普通感冒，而是嚴重傳染病，人類同時面臨季節性流感、流感大流行和動物流感的威脅和危害。預測流感爆發一直是未解難題，地理信息學與分子生物學技術手段的全新結合，可通過對傳播載體的研究，從點連成線再聯接成網絡，無疑有望幫助人類摸清病毒的“航班網絡”。