給野生動物打疫苗,可以預防人類流行病麼?
2020年10月02日09:21

  來源:科研圈

吸血蝙蝠。圖片來源:Pixabay/CC0 public domain
吸血蝙蝠。圖片來源:Pixabay/CC0 public domain

  來源:Quanta magazine

  作者:Rodrigo Perez Ortega (實習作者)

  翻譯:張元一

  編輯:李姍珊

  蝙蝠等野生動物會攜帶傳染病,這些傳染病可能作為人畜共患疾病(zoonosis)“蔓延”到人類種群中。提前在動物種群中解決這些傳染病可能是保護人類最好的辦法。

  科學家們仍在爭論 SARS-CoV-2 病毒起源於蝙蝠還是穿山甲。但他們確信,這種冠狀病毒只是人畜共患疾病(即從動物傳染給人類的疾病)的最新例子。正如流行病學家所說,從愛滋病病毒到後來的伊波拉病毒、尼帕病毒、禽流感,潛伏在野生動物體內的病原體一次次“蔓延”到人類身上。2009 年至 2019 年間,美國國際開發署(U.S.Agency for International Development)的傳染病預警系統“預測”(PREDICT),在野生動物身上發現了 1000 多種可能導致人畜共患病的新病毒。COVID-19 不會是最後一個。

  如果能在野生動物之間通過傳播性疫苗(transferable vaccines)阻止病毒的傳播,我們能阻止人類傳染病大流行嗎?一些科學家們認為,答案或許是肯定的。

  最近,愛達荷大學兩位生物學家發表在《自然-生態與演化》( Nature Ecology & Evolution)雜誌上的一項研究為這種方法進行了佐證。“自我傳播”疫苗的概念在流行病學界流傳了幾十年,主要被當成保護野生動物健康的工具。數學生物學家 Scott Nuismer 和演化生物學家 James Bull 用他們建立的模型和其他實驗證據推進了這個想法。自我傳播的疫苗也可以是一種防止人畜共患病的安全實用的方法。這一想法在付諸實踐之前仍存在許多的困難,但研究人員對其潛在效用十分感興趣。

  可轉移疫苗

  為了動物的健康,也為了人類自身的防護,人們通常會給農場動物接種疫苗。但是,“給野生動物接種疫苗是非常困難的,” Nuismer 說。蝙蝠、狐狸、浣熊、公豬和其他可能感染人畜共患傳染病的野生動物往往躲在偏遠的地方,為它們接種數量足以產生群體免疫力的疫苗並不容易。

  科學家已經成功地使用了誘餌疫苗來控制西歐狐狸和美國浣熊的狂犬病。但是這些疫苗只能保護那些食用誘餌的動物個體,而一些攜帶病原體的動物,比如蝙蝠,並不會上鉤。

  為了超越這些局限性,科學家們提議製造一種能夠在野生動物中自然擴散的自我傳播疫苗。Nuismer 和 Bull 討論了兩種疫苗:可轉移疫苗(transferable vaccines)和傳播性疫苗(transmissible vaccines)。

  可轉移疫苗的接種方法是:在一隻蝙蝠的毛皮上粘一些疫苗,當它回到自己的棲息地,其他蝙蝠會通過梳理它的毛髮接觸到疫苗。這種疫苗的傳播是有限的,但在 Nuismer 和 Bull 的模型中,可轉移疫苗能夠在動物種群達到足夠高的免疫水平,從而根除該野生種群中的病原體。

  2017 年,格拉斯哥大學(University of Glasgow)的疾病生態學家 Daniel Streicker 及其研究團隊驗證了可轉移的疫苗的有效性。他們在秘魯測試了吸血蝙蝠體內的狂犬病可轉移疫苗。狂犬病是南美洲人類死亡的一個主要影響因素。Streicker 說,即使鮮有人類感染狂犬病,“農場失去一兩頭牛,對一個家庭來說也是毀滅性的打擊。”

Samuel Velasco/Quanta雜誌
Samuel Velasco/Quanta雜誌

  他和他的團隊找到了三個蝙蝠群體,每個群體有至少 200 只蝙蝠。他們在每個群體中 20 到 60 只蝙蝠的背部塗了含生物標誌物的凝膠,這種凝膠一旦進入它們的毛髮就會發出螢光。幾天后,科學家們發現在其中兩個群體中,至少 84%的蝙蝠能夠發光。這表明這樣應用可轉移疫苗可以免疫足夠多的蝙蝠,從而可以減少狂犬病爆發的頻率、規模和持續時間。

  Nuismer 認為,如果資金足夠,可轉移疫苗可以很快得到應用。“我們絕對可以成功,”他說。除了傳染病預防之外,使用這種疫苗還可以為防止狂犬病傳播提供更人性化管控——在南美洲,撲殺蝙蝠是目前阻止狂犬病的主要方法。

  傳播性疫苗

  第二種自我傳播的疫苗是傳播性的,該疫苗由活的修飾病毒製成,以傳播弱化後的疾病。對於種群數量大的野生動物來說這會是理想的選擇,因為即使接種了疫苗的動物個體較少,也能廣泛傳播免疫性。

  然而,正如 Nuismer、Bull 和其他研究人員所承認的那樣,設計不當的活病毒在被釋放後可能會演化,並有可能成為病原體——這將與研究人員所期望的恰恰相反。因此,重組疫苗(recombinant vaccines)可能是最有安全的選擇。研究人員需要將病原體的基因插入無害病毒中:如果自然選擇導致插入的基因丟失了,剩下的也是無害的病毒載體。紐斯默說:“建模結果表明,這種方法可能非常有效。”

  至少有一項實地研究支援了這一觀點——傳播性疫苗在根除野生動物的致命疾病方面既安全又有效。上世紀 90 年代,當時在馬德里動物健康研究中心工作的獸醫 José Manuel Sánchez-Vizcaíno 帶領的一個研究小組研製了一種重組活疫苗,以保護兔子免受致命的出血性疾病的侵襲。

  當他們在西班牙海岸的一個小島上進行試驗時,疫苗似乎傳播到了當地一半以上的兔子群體中。

  儘管那次實驗取得了明顯的成功,但其他的實地研究卻沒有跟進:根據 Sánchez-Vizcaíno 的說法,傳染性疫苗並沒有引起製藥公司太大的興趣,因為它們看起來無利可圖。儘管如此,他依舊在研製一種非洲豬瘟的重組病毒疫苗,這種疫苗的傳播只需要幾個小時或幾天。利用新的分子生物學技術,研究人員可以精確調整疫苗預期的使用壽命,避免疫苗中的病原體產生有害突變或持續演化。

  “我們不能再被動應對了“

  普利茅斯大學的病毒學家 Michael Jarvis 的團隊已經發明了用鉅細胞病毒預防伊波拉和肺結核的疫苗,這種疫苗作為載體具有很大的靈活性。大多數鉅細胞病毒不會導致疾病,而且每一種病毒都只能感染一個物種,因此,鉅細胞病毒疫苗在物種間交叉感染的風險非常低。Jarvis 表示,傳播性疫苗“有可能解決我們目前還沒有解決方案的問題” 。

  然而,安全和生態問題是需要優先考慮的。Jarvis 說:“無論何時,在處理可能釋放到自然界的生物有機體時,你需要非常謹慎地避免犯錯。”

  除了研究安全性,研究人員更需要瞭解疫苗在不同物種中傳播的方法,尤其是在那些比蝙蝠群居性更低的動物身上。為了找到實行疫苗干預的良好目標,流行病學家可能需要更多或更完善的信息,瞭解哪些動物疾病數量正在上升,哪些疾病最有可能蔓延到人類身上。不過,該 PREDICT 計劃的資金在 2019 年用完了,特朗普政府在 3 月正式結束了這項計劃,該計劃獲得了 6 個月的延長資金,用以研究 SARS-CoV-2 病毒的動物來源。

  對於目前正爭分奪秒生產 COVID-19 疫苗的德克薩斯州兒童醫院和貝勒醫學院的疫苗學家 Maria Elena Bottazzi 來說,通過自我傳播疫苗防止傳染病由動物蔓延至人類的概念 “絕對是有趣的。”這項努力也凸顯了人類健康與動物、植物乃至整個環境之間的相互聯繫。她說:“我們不能再被動應對了,要在危機中努力阻止情形惡化。”

  “從經濟學角度來看,這是一個無需考慮的問題。” Streicker 說,世界各地的政府和慈善家們已經投入了數十億美元來尋找 COVID-19 的治療方法和疫苗。“試想一下,即便我們只在一小部分動物疫苗干預研究,尤其是在動物疫苗干預新策略的研究中投入資金,這也可能帶來防疫領域發展的一大步。”

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