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為流感病毒傳播畫出“航班網(wǎng)絡(luò)”圖
據(jù)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。
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(wǎng)絡(luò)”?日前召開的2018世界流感大會上,有學(xué)者匯報了相關(guān)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(guān)系,即如何變異的,進而預(yù)測疫情的暴發(fā)。
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?!北本煼洞髮W(xué)全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院研究員田懷玉表示,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(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,可用來判斷不同的“支”在進化中走了哪條路。
通過對近年流行的2.3.2分支H5N1禽流感病毒的追蹤,田懷玉所在團隊發(fā)現(xiàn),東亞遷徙帶內(nèi)采集到的病毒親緣性較高;同時中亞遷徙帶也出現(xiàn)相同情況;而蒙古的病毒又與上述兩種病毒同時存在親緣性,采樣地點也正好是這兩個遷徙帶交叉地區(qū)。
打個比方,根據(jù)病毒親緣關(guān)系畫出的“朋友圈”與地理科學(xué)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(wǎng)絡(luò)”。
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。團隊開始追蹤遷徙鳥類來證實自己的猜測。
“依據(jù)種群數(shù)量、生存能力,我們選擇了4類野鳥?!碧飸延裾f,“我們用GPS設(shè)備為56只鳥進行遷徙行為記錄。目前的記錄數(shù)據(jù)表明,候鳥遷徙的速度與不同國家之間疫情的暴發(fā)和傳播速度高度相關(guān)?!?/p>
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(guān)系?!霸趤喼?,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?!碧飸延裾f,而且病毒傳播的時間空間與遷徙通道一致。
更細(xì)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(jù)病毒基因組序列構(gòu)建了1000組網(wǎng)絡(luò)模型,并與候鳥遷徙路徑匹配?!跋喈?dāng)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(dāng)吻合?!碧飸延裾f。
但并非所有的禽流感病毒遷徙都和候鳥遷徙高度一致,田懷玉解釋道:“野鳥中分離的禽流感毒株只有20%,還存在其他的驅(qū)動力驅(qū)動病毒傳播?!?/p>
準(zhǔn)確預(yù)測病毒進化路徑
“H7N9一度被認(rèn)為在長三角和珠三角區(qū)域流行?!碧飸延裾f,但是模型預(yù)測它會向西部和北部擴散。2014年在陜西西安等地發(fā)現(xiàn)H7N9,證實了田懷玉所在團隊的準(zhǔn)確預(yù)測。
“我們的家禽流向分3個層次,包括生產(chǎn)者、零售、消費者?!币罁?jù)家禽貿(mào)易的流向圖,北京師范大學(xué)團隊綜合運用系統(tǒng)發(fā)生學(xué)分析、地理空間技術(shù)和時間序列模型等方法對禽流感暴發(fā)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?!碧飸延裾f,以往的研究方法,由于采樣有疏漏,采樣點數(shù)據(jù)之間不夠連續(xù),難以看到病毒的全部傳播過程。而利用系統(tǒng)發(fā)生學(xué)分析、地理空間技術(shù)和時間序列模型等方法能夠?qū)⒁粋€瞬間,通過納入其他因素,還原出一個過程,進而發(fā)現(xiàn)病毒的動態(tài)移動網(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5000萬人死亡。流感不是普通感冒,而是嚴(yán)重傳染病,人類同時面臨季節(jié)性流感、流感大流行和動物流感的威脅和危害。預(yù)測流感暴發(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,可通過對傳播載體的研究,從點連成線再聯(lián)接成網(wǎng)絡(luò),有望幫助人類摸清病毒的“航班網(wǎng)絡(luò)”。
編輯:趙彥
關(guān)鍵詞:流感病毒傳播 航班網(wǎng)絡(luò)圖