根据麻省理工学院与哈佛大学布罗德研究所及多个合作机构组成的国际研究团队公布的新数据,在感染病例被发现前,寨卡病毒已在美洲许多地区传播数月。
这些研究结果今日发表于《自然》一篇由布罗德研究所和哈佛大学的帕迪斯·萨贝蒂领衔的论文中。研究团队分析了174个寨卡病毒基因组,其中包括迄今规模最大的新增寨卡病毒基因组数据集;这些基因组是对从11个受影响国家和地区采集的患者及蚊虫样本进行测序后获得的。
论文共同作者包括萨贝蒂实验室研究生海登·梅茨基,他同时就读于麻省理工学院电气工程系及计算机科学与人工智能实验室,是论文的共同第一作者之一;麻省理工学院医学工程与科学研究所(IMES)赫尔曼·L·F·冯·亥姆霍兹教授李·格尔克;以及IMES研究科学家艾琳·博世。
基因组数据使研究团队得以首次重建病毒在南美洲、中美洲、加勒比地区以及美国南部的传播过程。
在上述许多地区,病毒已传播数月,当地感染病例才被发现。萨贝蒂及其同事的分析表明,寨卡病毒可能于2014年2月前后已在巴西传播,比该国首次报告确诊感染早一年。同样,病毒似乎在当地首次确诊感染前4.5至9个月就已传入哥伦比亚、洪都拉斯、波多黎各及加勒比地区其他地方,这凸显了疫情暴发早期具备灵敏且特异的诊断工具的重要性。
这些研究结果直到现在、也就是疫情达到峰值数月之后才得以公布,因为寨卡病毒测序已被证明颇具挑战,尤其是直接对患者样本进行测序。难点在于,寨卡病毒在患者体内通常含量极低,而且会迅速消失。因此,在本研究开展之前,获得的寨卡病毒基因组非常少,研究人员几乎无从了解病毒如何传播和演变。
为弥补数据不足,研究团队开发了新的实验室和分析方法,以获取可靠的寨卡病毒基因组数据;他们与合作伙伴携手,将这些方法应用于在巴西、哥伦比亚、多米尼加共和国、洪都拉斯、牙买加、波多黎各、马萨诸塞州和佛罗里达州采集的样本,为本研究生成了110个新基因组。团队将这些基因组与另外64个基因组结合起来进行分析;后者可在GenBank数据库及本研究的两篇配套论文之一中获得。
“我们知道,了解推动疫情发展的病毒群体至关重要,这促使我们着手应对寨卡病毒测序的挑战,”梅茨基说。“我们生成的数据涵盖了病毒在美洲各地的地理多样性,因此能够帮助追踪病毒如何以及何时传播。我们的数据和研究结果也将有助于开发更有效的分子诊断检测,以及改进公共卫生监测工具。”
这项研究还凸显了在疫情暴发期间,研究人员以及不同机构和地区之间迅速建立可信合作关系并开放共享数据的重要性。
“这项合作的核心是每位伙伴都分享各自独特的资源和专长——样本、实验方案、分析结果和见解——以帮助了解并抗击寨卡病毒,”该研究共同资深作者、巴西里约热内卢奥斯瓦尔多·克鲁兹基金会高级研究科学家蒂亚戈·莫雷诺·L·索萨说。“为实现同一目标而广泛共享数据,自然也是这一理念的延伸。”
这项研究与两篇配套论文同时发表:一篇由斯克里普斯研究所的克里斯蒂安·安德森及其同事撰写,考察寨卡病毒传入佛罗里达州的情况;另一篇由牛津大学的奥利弗·派布斯及其同事撰写,考察病毒在巴西东北部及其以外地区的扎根和早期传播。三个团队都承诺彼此自由分享数据和想法,并合作迅速发布研究结果。
“我们的共同目标是尽可能全面地描绘美洲疫情的遗传基础。携手合作是实现这一目标的关键,”该研究共同资深作者、布罗德研究所感染性疾病与微生物组项目疟疾及病毒基因组学副主任布朗温·麦金尼斯说。“我们希望论文彼此借力,体现我们对公益的承诺,而不是争夺发表机会。”
寨卡病毒在受影响国家和地区仍是重大公共卫生威胁,这凸显了持续监测和研究该病毒的必要性。麦金尼斯表示,这场疫情带来的启示之一是,基因组学能够在大范围感染发生之前,帮助及早发现和追踪新发疫情。
“基因组学使我们得以重建病毒在疫情期间的传播和变化过程——这也意味着,基因组学本可以帮助我们更早发现病毒,”她说。“我们对寨卡病毒的应对远远落后于形势。面对下一种新出现的病毒威胁,我们必须走在前面,而基因组学可以为此发挥作用。”
这项研究获得马克·贝尼奥夫和林恩·贝尼奥夫、美国国家过敏和传染病研究所以及其他来源的资助。帕迪斯·萨贝蒂是霍华德·休斯医学研究所研究员。
这项工作过去是、现在也仍是跨国合作的一部分。目前参与合作的研究人员及其团队和合作者包括:巴西奥斯瓦尔多·克鲁兹基金会的蒂亚戈·莫雷诺·L·索萨、帕特里夏·T·博扎、维姆·德格拉夫等;巴西奥斯瓦尔多·克鲁兹基金会和D’or研究所的费尔南多·博扎;哥伦比亚科尔多瓦大学的萨利姆·马塔尔;哥伦比亚桑坦德工业大学的路易斯·A·比利亚尔·森特诺;洪都拉斯洪都拉斯国立自治大学的伊薇特·洛伦萨纳;牙买加西印度群岛大学的约书亚·安辛格;英国爱丁堡大学的安德鲁·兰博;佛罗里达海湾海岸大学的莎伦·伊瑟恩和斯科特·F·迈克尔;马萨诸塞州卫生部的桑德拉·斯莫尔;麻省理工学院的艾琳·博世和李·格尔克;以及斯克里普斯研究所的克里斯蒂安·安德森。

