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Apr. 12 2021

這款新的應用程式能預測下一場疫情大流行嗎?

  • 一隻馬來穿山甲在越南的菊芳國家公園(Cuc Phuong National Park)裡攀爬。PHOTOGRAPH BY SUZI ESZTERHAS, MINDEN PICTURES

    一隻馬來穿山甲在越南的菊芳國家公園(Cuc Phuong National Park)裡攀爬。PHOTOGRAPH BY SUZI ESZTERHAS, MINDEN PICTURES

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科學家說,遲早會有另一種致命病毒從動物跳躍傳染給人類,引起大流行。有一個新的全球資料庫試圖對野生動物帶來的風險進行排名。

病毒學家被問及未來疫情大流行的可能性時,往往會直言不諱:另一場大流行即將來臨,只是時間早晚的問題而已。

事實上,目前估計有170萬種病毒存在於哺乳類與鳥類體內,而且將近一半可能會跟隨導致COVID-19疫情的冠狀病毒走過的致命軌跡,意思是這些病毒可能從動物跳躍傳染給人類,引發另一場疫情大流行。

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為了找到預防這種事發生的辦法,加州大學戴維斯分校有一群研究人員組成了團隊。他們正在努力協助全世界的科學家確認每種病毒的危險性,評估病毒有多大可能在物種間傳播及演化成人類可輕易互相傳染的形式。這種我們仍不太理解的現象稱為「病毒溢出」(viral spillover),在引發疫情方面有悠久的歷史,包括伊波拉病毒(Ebola virus)、中東呼吸症候群冠狀病毒感染症(MERS)、嚴重急性呼吸道症候群(SARS),以及導致愛滋病的人類免疫缺陷病毒(HIV)。

該團隊已經推出一項網路工具,就稱為「溢出」(SpillOver)。這項應用程式評估32個風險因子,例如病毒物種、宿主物種、檢測國家,藉此來產生溢出風險分數。加州大學戴維斯分校的博士後野生動物疾病生態學家柔伊.格蘭奇(Zoe Grange)參與了該計畫,她說:「我們檢視了已知會從動物傳到人類的病毒,以及新發現的病毒。」這個公開資料庫藉由標記所謂的「應關注病毒」,打算為科學家和決策者建立一份觀察名單。

格蘭奇的指導教授是加州大學戴維斯分校獸醫學院的流行病學家喬娜.馬澤特(Jonna Mazet),兩人於2017年春季在海邊散步時想到了利用排名工具的主意。格蘭奇說:「我們當時問了一個問題:『我們何不建立一份病毒的信用報告呢?』」

這項工具試圖彙整突然湧現的新型動物病毒序列報告,這些報告屬於經費達2.38億美元的「預測計畫」(PREDICT project)的一部分,該計畫由美國國際開發署(USAID)在2009年與2019年之間執行。該計畫在COVID-19爆發之前預先察覺野生動物病毒的威脅,建立了一支遍布35國共6800名病毒獵人的全球軍隊。有些工作人員從蝙蝠、囓齒動物、靈長動物身上採集血液、唾液、尿液或糞便,其他工作人員則分析這些樣本的基因序列。

他們發現了將近900種新型病毒,包括160種冠狀病毒和一種先前未知的伊波拉病毒株。他們也檢測到18種先前已知的人畜共通病毒,例如會導致出血熱的拉薩病毒(Lassa virus)和馬堡病毒(Marburg virus)。格蘭奇說:「我們發現了許多種病毒,但這意味著什麼呢?」她如今是蘇格蘭公共衛生局的首席衛生防護科學家。「意味著並非每一種病毒都會導致疫情大流行。」

溢出計畫資料庫經過設定,使研究人員能添加他們自己的報告。馬澤特說:「我們希望製作一種人人都能使用的工具。他們能添加自己的病毒發現,建立自己的排名。」

在一項上週發表的研究中,格蘭奇與她在加州大學戴維斯分校的團隊所領導的研究人員利用了來自將近7萬5000隻動物的資料,以及公開的病毒檢測紀錄,對887種野生動物病毒的溢出潛力進行排名。造成COVID-19的病毒SARS-CoV-2因其在人類族群中導致疾病與傳染的可能性而排在第二名。雖然這些資料的依據是動物園老虎、獅子、水貂體內病毒的少量報告,卻能證明這個排名工具是有效的。目前世界衛生組織認為,SARS-CoV-2可能是從蝙蝠直接傳播給人類,或者是透過穿山甲等中間宿主傳播的。排名第一的病毒是拉薩病毒,在西非囓齒動物族群中為地方流行性,並且會導致出血熱,使1%的感染者死亡。

日益升高的溢出威脅

這個資料庫與其他評估病毒風險的工具不同,其他工具評估的病毒數量有限,如流行性感冒,這個資料庫則著重於來自26個病毒科的野生動物病毒。蒙大拿州立大學的野生動物生態學家雷娜.普勞萊特(Raina Plowright)研究人類與動物族群之間的疾病動態,她說這項資源頗受該領域歡迎,因為溢出的腳步正在加速。

「我欣賞的是他們非常廣泛地考量風險因子,尤其是帶原宿主棲息的生態系所承受的壓力,以及人類與這些宿主之間的潛在交互作用,」她說:「我們正在入侵最後的野生空間,跟野生動物有更多接觸,並奪走動物賴以生存的重要資源。」動物的棲地變得有限時,牠們就被迫進入人口較稠密的地區覓食。跟人類一樣,動物遭受緊迫時,也會更容易生病及傳播病毒──傳給同種動物、傳給別種動物,也可能傳給人類。

我們不知道的是某些新型病毒如何感染人類,這種複雜的過程涉及病原進入人類細胞、複製、在體內散播,同時躲避免疫系統。雖然立百病毒等某些病毒可以從蝙蝠傳到人類,但其他病毒則需要經歷適應的過程才能變得具有傳染性。

康乃爾大學獸醫學院的病毒學家赫克托.阿吉拉爾-卡雷諾(Hector Aguilar-Carreno)說:「一般來說,病毒需要多次突變才能傳給人類。」他研究病毒免疫學。「這會取決於病毒。某些病毒可能需要一兩次突變,但某些病毒可能需要20次以上的突變,經歷必要的步驟才能傳播或在宿主體內複製。」更複雜的問題是這些突變是否需要透過第三方動物才能發生,就如同 SARS-CoV-2的狀況一般。該病毒可能在跳躍傳染穿山甲時改變,然後跳躍傳染人類時又再度改變。

觀察名單的價值

這種潛在溢出事件的狡猾令我們不禁想問:我們該怎麼處理這些資訊?根據預測計畫主持人馬澤特的說法,這些資料能讓決策者注意到高風險病毒。「我們建立這項工具,因為我們不是只想恐嚇全世界說,有一堆新型病毒,而且沒人知道該怎麼應對,」她說:「這項工具是為了利用人類如何暴露到病毒的資料,來建立監測的觀察名單。」

以下是可能發生的情節:鑒於蝙蝠傳播的疾病可以透過蝙蝠糞傳播(蝙蝠糞中檢測到冠狀病毒RNA),收集蝙蝠糞當作肥料的農民可能會被建議使用個人防護裝備或對蝙蝠糞消毒。馬澤特說:「如果這份工作太危險,我們可能需要討論替代的生計來源,或者尋找新的安全措施。」預測計畫的其中一項成果是《與蝙蝠安全共處》(Living Safely with Bats)一書的誕生──蝙蝠是最常涉及病毒溢出事件的動物──這本書翻譯成12種語言,並在非洲及亞洲數百場公開會議上發表。

喜愛椰棗樹液的蝙蝠

流行病學家埃米莉.格利(Emily Gurley)在2000年代初期於孟加拉工作時,她的團隊能利用關於蝙蝠傳播立百病毒(Nipah virus, 一種沒有已知治療方法的致命病毒)的特定資訊,協助村民減少感染風險。格利和同事經歷過令人困惑的立百病毒疫情之後,追溯病毒來源到果蝠身上。(在那之前,馬來西亞的立百病毒曾透過病豬傳染給人類。)在孟加拉許多地區,新鮮椰棗樹液算是一種美食;後來發現蝙蝠喜歡在椰棗樹液流進收集罐時舔食這些汁液,而椰棗樹液就是在那時被尿液或糞便汙染。

格利說:「從這種溢出路徑,我們證實了這就是主要傳播途徑。」她現在是約翰霍普金斯大學彭博公共衛生學院的副研究員。該研究團隊的努力促成了「飲用安全椰棗樹液」公共教育活動,建議村民安裝防護網,使蝙蝠無法靠近收集罐。

雖然預測計畫在去年9月終止,但馬澤特說,該計畫的目標是培養國家持續這類監測活動的能力,並在下一次溢出──甚至是下一次疫情大流行──發生之前引起當地群體的關注。第二個計畫的重心是在非洲和東南亞的大學教育各領域的醫療專業人員,以疾病預防與檢測為重點。她說:「還有數以千計的病毒等著我們發現。」

 

延伸閱讀:新藥物可能加入治療COVID-19的「工具箱」 / 接種COVID-19疫苗後,能安心進行什麼活動呢?

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