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Dec. 26 2022

若流感病毒和呼吸道融合病毒相結合,會發生什麼事?

  • 掃描式電子顯微鏡的影像顯示,同時感染A型流感和呼吸道融合病毒(RSV)的人類肺細胞會製造雜交病毒顆粒。流感病毒顆粒(粉色)和RSV細絲(綠色)從細胞表面(黃色)突出,而雜交病毒顆粒同時含有類似流感病毒及RSV的區域。PHOTOGRAPH BY JOANNE HANEY AND MARGARET MULLIN, UNIVERSITY OF GLASGOW CENTRE FOR VIRUS RESEARCH

    掃描式電子顯微鏡的影像顯示,同時感染A型流感和呼吸道融合病毒(RSV)的人類肺細胞會製造雜交病毒顆粒。流感病毒顆粒(粉色)和RSV細絲(綠色)從細胞表面(黃色)突出,而雜交病毒顆粒同時含有類似流感病毒及RSV的區域。PHOTOGRAPH BY JOANNE HANEY AND MARGARET MULLIN, UNIVERSITY OF GLASGOW CENTRE FOR VIRUS RESEARCH

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科學家首次製造出兩種季節性病毒的雜交病毒,他們的發現帶來一些令人驚訝的成果。

科學家首次顯示,目前在美國傳播並讓醫院湧進大量病童的兩種季節性呼吸道病毒,可以在適當條件下形成雜交病毒。他們說,這項發現並不令人擔憂,但確實提供了一些有趣的線索,可協助了解病毒如何學習新把戲。

A型流行性感冒病毒會導致最常見的流感,這種病毒和呼吸道融合病毒(RSV)是兒童感染的主因。每年秋冬兩季,RSV和流感病毒都會一起傳播,人們也經常同時感染這兩種病毒。科學家早已知道,在同時感染期間,兩種病毒的遺傳物質可能會結合在一起,形成雜交病毒,但之前從未有人檢測到。

雜交病毒可能有更強的傳染力,或能夠感染其他身體部位;它也可能因為在演化上無法相容,而比原生病毒更弱。不過,我們以前並不清楚潛在的流感-RSV雜交病毒有什麼特性,直到科學家能在實驗中製造出雜交病毒之後才有了進展。

法國巴黎巴斯德研究所的病毒學家奧利維耶.史瓦茲(Olivier Schwartz)說:「這項發現很有趣,顯示出病毒進行交互作用的方式。」

共享基因

許多病毒的侵襲目標都是身體的呼吸系統,而且體內可以同時存在兩種以上的病毒。舉例來說,因為呼吸道感染而住院的嬰兒,有五分之一會感染兩種不同病毒,使病毒有機會共享基因。

因為同時感染兩種以上有親緣關係的病毒,使雜交病毒擁有不同病毒基因片段的組合。長久以來,科學家一直認為雜交病毒是病毒演化的重要階段。例如一部分的牛冠狀病毒可能是透過這種雜交方式,從C型流感病毒的先祖演化而來。

「病毒會從宿主細胞和其他病毒挑選基因。」美國什里夫波特路易斯安那州大學健康科學中心的病毒學家傑瑞米.卡密爾(Jeremy Kamil)說:「我們也會從病毒取得基因。」舉例來說,有一個基因會編碼一種在胎盤製造的蛋白質,稱為合胞素(syncytin)。一般認為,這個基因是數百萬年前一種病毒感染哺乳類祖先之後遺留下來的基因。不過,這類基因交換很罕見,在演化過程中也發生得很緩慢。

我們很難觀察到雜交病毒的形成,例如流感與RSV的雜交病毒,這是因為兩種病毒必須存在於同一細胞,才能形成雜交病毒。雖然不只一種呼吸道病毒可以感染身體,但病毒會透過一種稱為病毒干擾(viral interference)的現象,在各個細胞內競爭主導地位。這表示單個細胞通常只會感染一種病毒;小鼠研究也證實,RSV和流感病毒會互相競爭,以便感染細胞並複製繁殖。這種競爭使雜交病毒形成的機率又變得更低,卻不是毫無可能。

媒合形成雜交病毒

為了創造適合的環境,讓兩種無親緣關係的病毒相遇,英國科學家在實驗室裡使用A型流感病毒和RSV感染培養皿中的人類肺細胞。研究主持人是英國格拉斯哥大學的病毒學家帕伯羅.穆爾西亞(Pablo Murcia),他說:「我們觀察到有些細胞同時感染了兩種病毒。」

在這些同時感染兩種病毒的細胞內,流感病毒和RSV會融合在一起,形成瓶狀的新型雜交病毒,RSV片段構成底部,而流感病毒片段則構成細頸部。

卡密爾說:「這項證據非常棒,表示我們可以把這兩種病毒同時放在同一個細胞裡,然後製造出嵌合顆粒。」

這種雜交病毒能夠感染下呼吸道細胞,是流感病毒通常不會侵襲的部位。它也能夠躲避流感抗體,但抗RSV抗體可以有效阻止雜交病毒擴散。

穆爾西亞說:「流感將這些雜交病毒顆粒當作特洛伊木馬一樣使用。」這使它們能在原本不常出現流感病毒的環境中感染細胞。

這種雜交病毒會構成威脅嗎?

穆爾西亞和卡密爾都強調,製造RSV與流感的雜交病毒並不會產生更危險的新型病毒。卡密爾說:「它並不可怕,而是有趣卻不令人意外的研究成果。」

大多數人在幼年時期感染後,就已經擁有抗RSV和流感的抗體,所以RSV與流感的雜交病毒不太可能因為躲避免疫系統的特性而構成威脅。穆爾西亞說,雜交病毒就像是兩種病毒包裝在單一封套裡。

此外,目前這種雜交病毒仍然只出現在人工環境下的試管中。哈佛醫學院的病毒學家丹.巴魯奇(Dan Barouch)說:「這顯示一項重要的病毒學概念驗證,就是呼吸道病毒可以重組。」不過,我們不清楚這種現象的發生頻率。

德州兒童醫院的兒科醫師莎拉.梅斯奇爾(Sarah Meskill)說:「我們現在才發現這種現象,不代表之前沒發生過。」她的專長是治療病毒性呼吸道疾病。梅斯奇爾的研究已經顯示,同時感染RSV和流感不一定需要臨床上的額外關注。「RSV和流感確實有可能一直在製造雜交病毒,但在臨床上,這種現象的實際影響似乎沒有大到需要採取行動的程度。」

其他病毒性疾病也是如此,雖然在某些病例中,同時感染可能會增加病毒性肺炎的機率,卻不會提高病情的嚴重度。

史瓦茲說:「未來需要進行更多研究,才能確認這種作用對於感染者的重要性和實際影響。」他補充說,如果雜交病毒不穩定,或沒有提供獨特的免疫優勢,就不會進一步增長。

然而,即使在同時感染多種病毒的患者體內,雜交病毒的形成機率很低,但這項新研究仍提供證據,顯示病毒可使用這種路徑來學習如何感染不同細胞。例如,流感與RSV的雜交病毒可以擴大流感病毒單獨感染的範圍(鼻、喉、氣管),將原本是RSV感染目標的肺細胞也納入感染範圍。

「這種現象在自然界有多常發生?或許不像我們害怕的那麼頻繁。不過,由於地球上有數十億人和無數動物,所以可能發生很多次。」

 

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