摸清病毒“航班网络”预测疫情爆发

常晓

据外媒报道，一名61岁的韩国籍男子日前在科威特旅行归国后，被确诊为中东呼吸综合征（MERS），并被隔离治疗。2015年，MERS曾在韩国造成36人死亡。

众所周知，病毒的传播必须仰仗媒介，人类活动是病毒传播的途径之一，鸟类、蝙蝠等活动也是病毒的传播途径。通过捕捉媒介的活动途径，是否可以摸清病毒的行动路线，为病毒画出一张可视的“航班网络”？不久前召开的2018世界流感大会上，有研究团队汇报了相关研究，通过对候鸟、家禽的追踪，获得病毒的传播途径，并推测出病毒界的“亲缘”关系，即如何变异的，进而能预测疫情的爆发。

病毒自带迁徙“时间戳”

“迁徙的过程中病毒同步在进行梯状进化。”北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院的研究员表示，病毒家族的迁徙、传播和进化是在同时进行的。病毒的衍化给病毒传播打上了“时间戳”，根据基因分析获得不同病毒的“亲疏”，可以反推它们传播的路径。因此，病毒的亲缘性可用来判断不同的“支”在进化中走了哪条路。

通过对近年流行的HSN1禽流感病毒的追踪，研究团队发现，东亚迁徙带内采集到的病毒亲缘性较高；同时中亚迁徙带也出现相同情况；而蒙古的病毒又与上述两种病毒同时存在亲缘性，采样地点也正好是这两个迁徙带交叉地区。

打个比方，根据病毒亲缘关系画出的“朋友圈”与地理科学上长久以来的迁徙带的范围高度重叠了。这不会仅仅是个巧合，团队开始猜测禽流感病毒的传播有着特定的“航班网络”。

候鸟通道与病毒基因流向吻合

由于在长距离的禽流感扩散上，野鸟一年两次的迁徙会造成病毒的快速传播，研究团队开始追踪迁徙鸟类来证实自己的猜测。

“依据种群数量、生存能力，我们选择了4类野鸟。”研究人员介绍，“我们用GPS设备为56只鸟进行迁徙行为记录。目前的记录数据表明，候鸟迁徙的速度与不同国家之间疫情的爆发和传播速度高度相关。”

同时，团队对该病毒的8个片段分别溯源，利用“时间戳”给出了地点间的连接关系。“在亚洲，病毒传播并非随机传播，东西向是很少传播的，主要存在于南北向传播。”研究人员表示，而且病毒传播的时间空间与迁徙通道一致。

更细致的研究表明，每一组候鸟迁徙通道上，迁徙时间、空间、顺序都能最好地解释病毒基因流的流向。研究团队根据病毒基因组序列构建了1000组网络模型，并与候鸟迁徙路径匹配。“很大一部分的模型表明，病毒迁徙顺序与候鸟迁徙在时间、空间、顺序上相当吻合。”研究人员介绍，但并非所有的禽流感病毒迁徙都和候鸟迁徙高度一致。研究人员解释：“野鸟中分离的禽流感毒株只有20%，还存在其他的驱动力驱动病毒传播。”

准确预测病毒进化路径

“H7N9一度被认为在长三角和珠三角区域流行。”研究人员说，但是模型预测它会向西部和北部扩散。2014年在陕西西安等地发现了H7N9，这证实了该研究团队的准确预测。

“我们的家禽流向分3个层次，包括生产者、零售、消费者。”依据家禽贸易的流向图，北京师范大学团队综合运用系统发生学分析、地理空间技术和时间序列模型等方法，对禽流感爆发的时空模式和疫苗对病毒进化的影响进行了研究。

“我们捕捉到的往往是病毒进化树中的某一个分支，衍化过程中的一个瞬间。”研究人员介绍，以往的研究方法由于采样有疏漏，采样点数据之间不够连续，难以看到病毒的全部传播过程，而利用系统发生学分析、地理空间技术和时间序列模型等方法，能够将一个瞬间通过纳入其他因素还原出一个过程，进而发现病毒的动态移动网络。

100年前，被称为“全球性世纪瘟疫”的世纪大流感致使5000万人死亡。流感不是普通感冒，而是严重传染病，人类同时面临季节性流感、流感大流行和动物流感的威胁和危害。預测流感爆发一直是未解难题，地理信息学与分子生物学技术手段的全新结合，可通过对传播载体的研究，从点连成线再联接成网络，无疑有望帮助人类摸清病毒的“航班网络”。