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流行病学权威:SARS CoV 是非自然方式产生的

2020-01-30 12:23:00 作者: 徐德忠 等 评论: 字体大小 T T T
SARS于2002年11月在广东突然发生,2003年7月后,除实验室感染和广州之小爆发外,地球上再无病例。更令人惊异的是,广州爆发病例的临床与流行病学特点和之前流行的截然不同:症状轻无续发。而之后数月实验室感染病例却和2002〜2003年流行的完全一致。这在世界传染病流行史上史无前例。可见,SARS的流行自然史有十分异常之处!

科普 | 流行病学权威、非典疫情专家组组长:SARS CoV 是非自然方式(如基因技术)产生的

徐德忠 等

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【作者简介】徐德忠,无锡人,先后于北京医科大学本科和第四军医大学流行病学专业研究生(1968年)毕业;现任第四军医大学军事预防医学学院军队流行病学教研室教授和INCLEN CEU主任、博士生导师,享受政府特殊津贴,在职专业技术二级。为全国著名流行病学专家,全军学术带头人,曾任卫生部非典疫情分析专家组组长、中华临床流行病学会副主任委员,全军流行病学专业委员会主任委员与顾问等学术职务。主要从事病毒性肝炎、新发传染病、食管癌、冠心病与遥感流行病学研究。负责国家、军队、省级课题24项:其中国家自然科学基金重点题1项、863军队专题1项。获全军育才奖金奖,吴阶平医学研究二等奖,省部级科技进步奖一等奖2项、二等奖7项。培养研究生100余名,其中博士后3名,博士生50多名。被评为全国非典防治工作先进个人、全国防治非典型肺炎优秀科技工作者、总后优秀党员。在国内外发表科研论文320余篇。共主编或参编专著30部;主编8部:包括国际首本“航空流行病学(已再版)”、国内首本“分子流行病学”和英文专著“传染病理论流行病学,Theoretical Epidemiology of Infectious Diseases”。主编的“循证医学入门.临床科研方法与实例评价(第二版)”获“第八届全国高校出版社优秀畅销书”;副主编(主编为程天民院士)的“军事预防医学”获“第六届中国人民解放军图书奖”和“第二届中华优秀出版物图书奖”。2003年参与国家和军队“非典”的防控,正确分析、预测了我国我军的流行趋势,除向军委和国家卫生部领导汇报外,还完成中共中央办公厅和国务院办公厅“简报”24期、报告3个,央视焦点访谈2期、新闻专题6期,受到军委首长和卫生部领导高度评价。

2、

【徐德忠 李峰 主编:《非典非自然起源和人制人新种病毒基因武器》,军事医学科学出版社, 2015年8月出版】

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【内容提要】SARS于2002年11月在广东突然发生,2003年7月后,除实验室感染和广州之小爆发外,地球上再无病例。更令人惊异的是,广州爆发病例的临床与流行病学特点和之前流行的截然不同:症状轻无续发。而之后数月实验室感染病例却和2002〜2003年流行的完全一致。这在世界传染病流行史上史无前例。可见,SARS的流行自然史有十分异常之处!其原因是什么?本文在国际上首次阐明了SARS CoV的起源,并以多种学术证据判明:自然界根本不存在其直接祖先和贮存宿主,其也早已于流行后不久在自然界和人群中消失。最重要原因是:以“非寻常进化”方式,很可能是“非自然”地引人人群的,故不能遵循正常的流行规律。将动物病毒改造成人类病毒的方法(如基因改造技术)成熟与否,现在应该毫无疑义了实际上在2000年甚至更早,国际上的各种资料和渠道透露,当时有些人正在研究甚至已经掌握了这些技术

早在2005-02美国科学促进会(AAAS)年会上,一位长期从事冠状病毒研究的美国微生物学专家Kathryn Holmes指出,世界不可能再次面临如两年前一种突发的严重急性呼吸综合征(severe acute respiratory syndrome,SARS;又称传染性非典型性肺炎或非典)的爆发;在人群中曾经传播的SARS冠状病毒(SARS CoV),可能仅存在于实验标本内[1]。此话一出,令世人震惊,尤其遭到我国多位院士和学者的强烈反驳[2-3]。

我国学者的反驳理所当然,因为SARS给我国人民的健康和国民经济造成了巨大损失,至今令人印象深刻。这场灾难实际上是世界性的,不仅使我国内地发病5327例,死亡349例,还波及29个国家和地区,共发生8098例,死亡774例。

1、有待解答的关键问题

对于上述争论,目前有两个问题摆在国际科学家和公众面前,有待解答:

1.1 为何与其他病毒不同,SARS CoV起源至今无解?

SARS流行至今已近10年,无数学者进行了全面深入的研究,但在SARS CoV起源上始终未有突破。有学者认为蝠SARS样冠状病毒(Bt-SLCoV)Rp3(DQ071615)株为SARS CoV的共同祖先,但非直接祖先,且和SARS CoV的进化间隔尚有4.08年,继后相关专家不仅在内地和香港密集搜索,且在东南亚甚至几大洲寻找,终未见其直接祖先踪影。因此,虽然在高科技的今天人们力尽所能,而SARS CoV的起源和贮存宿主仍是个迷[4-6]。相反,2009-04新发现的新甲型流感(H1N1)病毒在全球流行,学者们很快发现,其由8种基因组成,主要来自4种谱系,和北美流行的三重配体猪型H1N1病毒尤其接近,在流行开始2个月内即被研究得如此清楚[7-8]。

1.2 为何与其他病毒不同,SARS在2004-01流行后,除实验感染外再无病例?

在2003-07后,除实验室感染和2003-12/2004-01广州4名轻型病例外,SARS在人群中再无病例发生,动物中也未见感染。与此相反,近年来,其他由动物和(或)人源性新发传染病,如获得性免疫缺陷综合征(acquiredimmunodeficiencysyndrome,AIDS),多型病毒性肝炎,上世纪90年代中期爆发的亨德拉病毒(Hendravirus,HV)病和尼巴病毒(Nipahvirus,NV)病以及2009年的甲型流感(H1N1)仍在发病地区甚至更广泛地域不断流行[9-10]。

2、现在自然界和人群中已不存在SARS CoV及其消失的原因

欲回答上述两个问题,必须在SARS CoV的起源和进化研究方面有突破传统的新思路和新方法。为何此领域的研究久久停滞不前,影响因素很多,但主要原因是,虽然国内外学者对SARS CoV基因结构和功能及其变异、进化及其机制等进行了大量研究,取得许多成果[4-6];但研究者大多来自分子生物学、微生物学、生物信息学等基础学科,多从微观角度研究问题,多从一个侧面寻求答案,却未从宏观角度去探讨,未从相反角度去思索:自然界是否可能没有出现过SARS CoV的直接祖先,自然界是否根本不存在SARS CoV的贮存宿主?我们在此从全新之视角,深入研究并综合分析SARS爆发以来国际上的主要工作和相关文献,结合流行病学和生物进化理论,得出结论:自然界根本不存在SARSCcV直接祖先和贮存宿主,故流行后,SARS CoV即从人群和自然界消失。其主要理由如下:

2.1 SARS的流行进程不符合迄今世界上传染病流行的自然史

SARS于2002-11在广东突然发生,2003-07后,除实验室感染和广州之小爆发外,地球上再无病例。更令人惊异的是,广州爆发病例的临床与流行病学特点和之前流行的截然不同:症状轻无续发。而之后数月实验室感染病例却和2002〜2003年流行的完全一致。这在世界传染病流行史上史无前例。早在SARS流行刚结束时,胡锦涛总书记阐述了对人类传染病流行史的认识,明确指出:“人类传染病史告诉我们,任何重大的传染病,都不会在一次发作后就销声匿迹。”然而SARS却相反

可见,SARS的流行自然史有十分异常之处!其原因是什么?现在我们可指出,最重要原因是:自然界根本不存在SARS CoV的直接祖先,其是以“非寻常进化”方式,很可能是“非自然”地引人人群的,故不能遵循正常的流行规律

2.2 SARS CoV的系统发育非同一般,其存在快速而明显的“逆向进化”

“逆向进化”被定义为“再取得祖先状态”,是进化过程的组成部分,在生物界包括微生物界普遍存在。在自然状态下的进化长河中,“逆向进化”可能主要是“顺向进化”之补充与协调,为进化主流之曲折与迂回。然而,SARS CoV的“逆向进化”却出现早、表现多、持续长、力量大。流行早期即丢失了和病毒宿主适应性相关的基因0RF8特征性29-nt,出现了和病毒毒力与传播力相关的受体结合位点重要氨基酸的“逆向进化”;2003~2004年广州爆发的SARS CoV和2002~2003年流行早期病毒之亲缘距离较晚期的更接近,等等。虽然,既往研究者对这些现象均进行了详细描述和分析,可是未用“逆向进化”理论作指导,或者尚未意识到“逆向进化”,因为目前国际上尚未将“逆向进化”理论用于人类疾病研究,因此,他们不能完全清楚地解释这些变异和进化现象,最后仅以“还需深入研究”结尾。

我们将这些研究结果重新审视和综合研究,提出了SARS CoV进化中存在明显的“逆向进化”,其主要结果不在此全面叙述,将另文发表。

4、

图1 9条序列构建的有根系统发育树[12]

同时,我们也做了一些具体研究[11-12],以GZ02(AY390556)为外群,构建了系统发育有根树(图1):将9条序列分为4组:PC03(SZ3SZ16),PC04(PC413、PC4136、PC4227),HP03(CUHK-Ag01、CUHK-Ag02),HP04(GZ301、GZ302)。结果发现,除CUHK-Ag01、CUHK-Ag02外,其它序列的位置及其相互关系Song等[4]研究结果一致。但是,我们增加的CUHK-Ag01、CUHK-Ag02位置及其2003-03上旬的TMRCA(TimeofMostRecentCommonAncestor,最近共同祖先时间)呈现出非常奇特的状况:TMRCA的计算结果不符合实际,因为分离到此2株病毒的患者3月中旬发病,但其病毒的祖先出现时间仅间隔10d,而此两株病毒和外群TMRCA又与实际相符。其原因可能是此两株病毒在流行后期,其选择压力、突变模式和进化方向正处在剧烈变动之中,使用目前国际上公认的计算公式和(或)建树方法,已不能正确地反映SARS CoV快速而明显的逆向进化实际。我们将图1和Song等[4]构建的无根树(图2)进行对比研究,发现SARS CoV的进化(距离)顺序为:2002~2003年流行晚期毒株——2002-2003年流行中期毒株^2002~2003年流行早期毒株——2003-2004年流行毒株,也即与正常的进化方向正好相反,这不仅支持了我们的上述观点,同时使我们认识到其在流行过程的进化中存在“逆向进化”

5、

图2 Song构建的无根树[4,12]

然而,为何SARS CoV会发生强烈的“逆向进化”?原因在于,其以“非寻常进化”方式、很可能“非自然”地引人果子狸和人群后,遭到了新宿主群体强大持续而为SARS CoV不能适应的压力,故病毒只能以“逆向进化”应对,尽快回到其“祖先状态”,但此种“祖先状态”仅能在蝠中生存,故离开人群是其惟一出路

现在应回答此问题:SARS CoV又是如何“非自然”地进人果子狸和人群的?

1:TMRCA(Time of Most Recent Common Ancestor):最近共同祖先时间;2:左侧时间:为外群GZ02和各组之间TMRCA,或HP04与PC04之间TMRCA,或HP04或PC04 TMRCA:由水平虚线(……)指向发育树分枝节点;3:下端时间:为两个组之间TMRCA,除“PC04与PC03=03.1中”在图中未表示外,均由发育树树根处可见;4:TMRCA具体时间的缩写:如GZ02:02、12上,表示2002-12上旬。

2.3 SARS CoV“非自然”进入果子狸和人群的方式

已如前述,Bt-SLCoVRp3株可能为SARS CoV的共同祖先,但非直接祖先,与SARS CoV的进化间隔尚有4.08年。而在动物传染病病毒由动物适应于人类的历史中,4年时间非常之短,短得可忽略不计。以HIV的起源为例,其源病毒为猴免疫缺陷病毒(simianimmunodeficiencyvirus,SIV),虽在其宿主内进化速度相当快,但其传人并适应于HIV-1的贮存宿主黑猩猩(chimpanzees),成为后者携带的SIV(SIVcpz),经历几百年,SIVcpz的最近共同祖先时间为1492(1266〜1685)年,然后又经几百年适应性进化,才以HIV-1的形式于1921〜1963年间分多次传人人群[13]。

所以,若在自然情况下,不可能在如此短的时间内,由Bt-SLCoV经适应性进化至食肉目动物再至人类。故只能经“非寻常进化(UE)”方式,很可能是“非自然”的方式(如基因改造技术)产生SARS CoV。所以,我们对其起源和进化路线假设如下:蝠Bt-SLCoV(亲代3)——非寻常进化“UE-SLCoV1(非寻常进化-SARS样冠状病毒1)株”(亲代2)——UE-SLCoV2株(亲代1)——2002〜2003年果子狸SARS CoV株——2002〜2003年人SARS CoV株——2003〜2004年果子狸SARS CoV株——2003〜2004年人SARS CoV株 ——??——??——消失。故我们将SARS CoV谓之“过客病毒(passenger virus)”。

由此,本文在国际上首次阐明了SARS CoV的起源,并以多种学术证据判明:自然界根本不存在其直接祖先和贮存宿主,其也早已于流行后不久在自然界和人群中消失。在此应特别指出,上述假设的SARS CoV起源和进化路线,仅是大的框架,具体的环节尚待修改和完善。然而,应用此起源和进化路线的假设,即可合理解释本文开头提出的摆在科学家和公众面前的两个问题。

在此尚需说明一要点:将动物病毒改造成人类病毒的方法(如基因改造技术)成熟与否,在学术界有过争议。但是,现在应该毫无疑义了。因为,2012年国际顶级杂志于5、6月份发表了曾在2011年轰动世界自然科学界的两篇论文,用事实回答了这个问题[14-15]。然而,实际上在2000年甚至更早,国际上的各种资料和渠道透露,当时有些人正在研究甚至已经掌握了这些技术[16-17]。

最后,我们郑重建议我国卫生部:由于在SARS这场灾难中,我国损失最大,奉献最多,请正式向WHO和有关国际机构申请,组织特别专家委员会会同有关政府部门进行调查研究,实证现在自然界和人群中已不存在SARS CoV,并向世界宣布:迄今已经消灭了人类第二种传染病——SARS。由此,不仅可使公众安心并从中吸取教训,而且可慰藉无私献身之医务卫生人员和其他英雄以及病故患者的在天之灵!

致谢:本项目组成员王波副教授、于晓寒硕士对本文也有贡献;本文得到本校陈景元、闫永平和夏洁来教授、张景霞高级实验师、张磊讲师的支持;笔者和陕西师范大学生命科学院黄原教授就生物进化的某些问题进行了讨论,受益匪浅;本校图书馆苏春萍副研究馆员和石建副研究馆员无私帮助收集文献;本校外语教研室樊家勇副教授对摘要的中译英给予重要指正。

参考文献:[1]BBC NEWS:http://news.bbc.co.uk/go/pr/fr/-/2/hi/health/4280253.stm,Published:2005/02/20 00:33:34 GMT.[2]文涛.SARS病毒是否巳在自然界彻底灭绝?[J].国外科技动态,2005,(3):28-31.[3]钟南山:“非典灭绝说”是种危险误导.http://scitech. people.com.cn/GB/25893/3196196.html.[4]Song H,Tu C,Zhang G,et al. Cross-host evolution of severe acute respiratory syndrome coronavirus in palm civet and human[J]. Proc Natl Acad Sci USA,2005,102(7):2430-2435.[5]Hon CC,Lam TY,Shi ZL,et al. Evidence of the recombinant origin of a bat severe acute respiratory syndrome (SARS)- like coronavirus and its implications on the direct ancestor of SARS coronavirus[J]. Virol,2008,82(4):1819-1826.[6]Balboni A, Battilani M, Prosperi S. The SARS-like coronaviruses:The role of bats and evolutionary relationships with SARS coronavirus[J]. New Microbiol,2012,35(1):1-16.[7]Fraser C,Donnelly CA,Cauchemez S,et al. Pandemic potential of a strain of influenza A (H1N1):Early findings[J]. Science, 2009,324(5934):1557-1561.[8]Novel Swine-Origin Influenza A (H1N1) Virus Investigation Team. Emergence of a novel swine-origin influenza A (H1N1) virus in humans[J]. N Engl J Med, 2009, 360 (25):2605-2615.[9]Hemelaar J, Gouws E, Ghys PD, et al. WHO-UNAIDS Network for HIV Isolation and Characterisation. Global trends in molecular epidemiology of HIV-1 during 2000- 2007[J]. AIDS, 2011, 25(5):679-689.[10]Hasebe F, Thuy NT, Inoue S, et al. Serologic evidence of nipah virus infection in bats, Vietnam[J]. Emerg Infect Dis, 2012,18(3):536-537.[11]孙慧敏,唐晓凤,王波,等.SARS病毒和其他冠状病毒中性突变速率初步的比较研究[J].中华疾病控制杂志,2011, 15(12):1026-1030.[12]谭雅慧,孙慧敏,唐晓凤,等.SARS-CoV中性突变速 率和有根系统发育树再研究及其起源的新思考[J].中华 疾病控制杂志,2012, 16(10):860-863.[13]Sharp PM, Hahn BH. The evolution of HIV-1 and the origin of AIDS[J]. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci, 2010,365(1552):2487-2494.[14]Imai M, Watanabe T, Hatta M, et al. Experimental adaptation of an influenza H5 HA confers respiratory droplet transmission to a reassortant H5 HA/H1N1 virus in ferrets[J]. Nature, 2012, 486(7403):420-428.[15]Herfst S, Schrauwen EJ, Linster M, et al. Airborne transmission of influenza A/H5N1 virus between ferrets[J]. Science, 2012, 336(6088):1534-1541.[16]小征.基因武器即将问世[J].中国科技月报,1999,(6):56.[17]王家骥.谨防生物技术被滥用于发展危害人类的基因武器一斯德哥尔摩国际和平研究所1999年《世界军备和裁军年鉴》所载《生物技术和遗传工程发展的利弊》论文简介[J].国际问题研究,2000,(2):56-58.

(作者:徐德忠、孙慧敏、谭雅慧;原载《医学争鸣》2013年第1期,原标题《现在自然界和人群中已不存在非典病毒》)

责任编辑:东方
来源: 昆仑策研究院
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2017年03月03日 ~2017年03月04日
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