病毒性疾病的傳播不需要“簽證”，并沒有國界和地域的限制，傳染性疾病的控制不僅僅是政府的事情，也需要普通民眾、學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和政府的廣泛參與，精誠合作。在傳染性疾病面前，所有的人類都是命運(yùn)共同體。

1918年是人類歷史上的至暗時刻。

此時的中國陷入南北分裂、軍閥割據(jù)、相互混戰(zhàn)的年代；大洋彼岸，第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，歐洲四分五裂，尸橫遍野，無數(shù)年輕人在泥濘的戰(zhàn)壕中不知為何而戰(zhàn)斗。

更為可怕的是，一種看不見的病毒正逐漸在世界范圍內(nèi)擴(kuò)散，這是人類歷史上最致命的流感病毒，于1918年席卷全球，共造成約5000萬人死亡，僅一年的死亡人數(shù)就超過了1347-1353年黑死?。W洲鼠疫）肆虐六年的戰(zhàn)績（2500萬人死亡）。

除了極高的致死率，本次流感的另一特點(diǎn)是：年輕人，特別是20-40歲的人，死亡率最高。

這一病毒最先在西班牙公布，因此這次疫情也稱為“西班牙流感”?！拔靼嘌懒鞲小辈《据p輕地來，悄悄地走，沒有帶走一片云彩，18個月后便完全神秘地消失。但是，造成這次大流感的病毒是什么樣子？從哪里來？為什么致死率如此之高……這些都成了當(dāng)時的“懸案”。

想要破解這些“懸案”，首先得找到“犯罪分子”。然而，已經(jīng)銷聲匿跡的病毒，怎能夠起死回生呢？

在電影《侏羅紀(jì)公園》中，從一只吸了恐龍血后嵌在琥珀中的蚊子身上，一位科學(xué)家提取了恐龍的DNA，成功復(fù)制（克?。┏隽丝铸?，建成“侏羅紀(jì)公園”供游人參觀。電影導(dǎo)演的想象力十分豐富，但是具有一定的科學(xué)道理。

1918年流感病毒的“復(fù)活”和電影的橋段如出一轍，只要拿到該病毒的基因組信息（流感病毒基因組是由8股單鏈RNA片段組成，分別是HA、NA、M、PA、PB1、PB2、NP和NS，共編碼11個病毒蛋白質(zhì)），科學(xué)家就可以利用分子病毒學(xué)技術(shù)，克隆出將病毒的基因，生產(chǎn)出病毒（反向遺傳學(xué)系統(tǒng)），并且可以任意修改病毒的基因組。

獲取病毒樣本

《侏羅紀(jì)公園》里，科學(xué)家是通過提取吸了恐龍血的蚊子DNA來找到恐龍DNA的。1918年流感病毒已經(jīng)隨著病人的死去也跟著消失，科學(xué)家們是如何尋找它的蹤跡的呢？這里必須提到兩位科學(xué)家，分別是Johan Hultin和Jeffery Taubenberger。

Johan Hultin是瑞典人，1924年出生，后來移民美國，在愛荷華大學(xué)（University of Iowa）讀醫(yī)學(xué)博士。Johan是一個多才多藝，喜歡到處闖蕩的人，他設(shè)計(jì)了提高汽車安全系統(tǒng)的方案，被美國交通部采用；他也是年紀(jì)最大的、在我國慕士塔格峰（海拔7500米）滑雪的人?？赡苁侨鸬淙斯亲永镉谢┑膫鹘y(tǒng)，已故著名分子免疫學(xué)家Jürg Tschopp教授也是科學(xué)界的滑雪高手。

1950年，布魯克黑文國家實(shí)驗(yàn)室 (Brookhaven National Laboratory) 的William Hale博士訪問愛荷華大學(xué)，在報(bào)告中談及1918年大流感，提到“或許應(yīng)該去北極地區(qū)尋找永久凍土層下面的1918年流感罹難者來尋找病毒的蹤跡”。言者無心，聽者有意，Johan立刻和導(dǎo)師Albert McKee博士提出自己想去阿拉斯加尋找1918年流感病毒，以此作為自己的博士論文。

26歲的Johan意氣風(fēng)發(fā)，呼朋喚友，立刻出發(fā)前往阿拉斯加，開始了他的病毒偵探之旅。

他來到阿拉斯加一個叫做Brevig Mission的村子。這個村子在1918年約有80人，但是據(jù)記載，在當(dāng)年11月15日至20日期間，流感病毒在短短五天內(nèi)奪去了72人的生命。

Johan堅(jiān)信，他能在這里找到1918年流感病毒的蹤跡。1951年夏天，經(jīng)過村落中長者的同意，他開始挖掘流感病死者的墓地。挖掘凍土層非常困難，Johan和同事生起火，將地面烤暖進(jìn)行挖掘。挖掘工作持續(xù)了數(shù)天，Johan找到了多具流感患者尸體，并取得了死者肺部組織樣品。

然而，當(dāng)他回到愛荷華大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，將肺部組織樣品去感染雞胚，卻并沒有使病毒復(fù)活。Johan的偵探之旅就這樣以失敗告終。

多年之后，又有一位科學(xué)家Jeffery Taubenberger博士想尋找1918年流感病毒。

Jeff 1961年出生于德國，9歲時跟隨在五角大樓工作的父母來到美國，后分別在1986年和1987年獲得醫(yī)學(xué)博士 (MD) 和哲學(xué)博士 (PhD) 學(xué)位，1988年進(jìn)入美國國立健康研究院（NIH）的國家癌癥研究中心（NCI）進(jìn)行病理學(xué)研究。

1993年，Jeff進(jìn)入美國武裝部隊(duì)病理學(xué)研究所（Armed Forces Institute of Pathology，AFIP）參與組建一個新的實(shí)驗(yàn)室，旨在將當(dāng)時新的分子生物學(xué)技術(shù)引入到研究所的病理學(xué)研究中。

1994年，他被提升為分子病理學(xué)部的主任（Chief of the Division of Molecular Pathology），擁有了自己的實(shí)驗(yàn)室，可以自由研究一些基礎(chǔ)科學(xué)問題。

病理學(xué)研究所收集有1918年流感盛行期間死亡的戰(zhàn)士的病理標(biāo)本，Jeff在其中一名死者——美國南卡羅萊納州的21歲士兵（死于當(dāng)年9月）——的肺部發(fā)現(xiàn)了1918流感病毒RNA[2-3]。比Johan更為幸運(yùn)的是，此時，聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR）技術(shù)已經(jīng)比較成熟。這一技術(shù)發(fā)明于80年代，是一種體外核酸擴(kuò)增技術(shù)，能在試管內(nèi)將微量的DNA或者RNA片段于數(shù)小時內(nèi)以指數(shù)增長的方式擴(kuò)增至十萬乃至百萬倍，無愧是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的一項(xiàng)革命性創(chuàng)舉。1997年，Jeff和同事Ann Reid等利用PCR技術(shù)，分別克隆了1918流感病毒的四條基因（HA, NA, NP和Matrix基因）的部分序列，并進(jìn)行測序。通過有限的部分序列信息，Jeff基本確定了1918年流感病毒為H1N1型流感病毒[4]。

但是，經(jīng)過近80年福爾馬林和石蠟的保存，病理樣品的病毒核酸破壞嚴(yán)重，PCR效率不高，從尸檢獲得的微量組織不足以支持后續(xù)研究，難以得到完整的病毒基因組序列。不過，這個問題馬上得到了解決：73歲退休在家的Johan居然還讀論文——他在《科學(xué)》（Science）雜志上看到Jeff發(fā)表的文章，心中重燃追尋1918流感的熱情，決定繼續(xù)遠(yuǎn)征！Johan聯(lián)系了Jeff，表示可以重回Brevig Mission，獲取埋在永久凍土層的病死者肺部組織。Johan重獲當(dāng)?shù)氐脑S可，于46年之后，再一次嘗試挖掘1918年流感罹難者尸體。

此次挖掘獲得了4名流感罹難者的冰凍肺部檢體，其中一位大約30歲的肥胖女性（取名為Lucy）身上取出的肺部組織含有大量高質(zhì)量的流感RNA。

這名女性的脂肪保護(hù)了肺部組織免于腐爛，因此也保留了病毒的RNA。利用這份珍貴的樣品，Jeff團(tuán)隊(duì)分別在1999年測定了HA的完整序列，2000年測定了NA的完整序列，2001年測定了NS1的完整序列，2002年測定了Matrix的完整序列[8]，2004年測定了NP的完整序列，最終在2005年測定了病毒聚合酶基因（PA, PB1, PB2）的完整序列，至此，從1997到2005年，9年時間，1918年流感病毒的8條全基因組序列測定完畢。

筆者感慨，Johan生不逢時，如果在1951年就有PCR技術(shù)，或許Johan的博士論文就順利多了，1918年流感病毒的真面目也會早早揭開；另外，在二代測序技術(shù)發(fā)達(dá)的今天，可能Jeff團(tuán)隊(duì)9年的工作在幾個小時之內(nèi)就能完成…… 想起牛頓的一句話“我之所以看得更遠(yuǎn)，是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏稀薄?/p>

If I have seen further, it is by standing on the shoulders of giants. by Isaac Newton

復(fù)活1918年流感病毒

70年代興起的DNA重組技術(shù)，是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有里程碑意義的事件。人類可以像做工程一樣，對DNA進(jìn)行克隆和改造。

2005年，科學(xué)家們已經(jīng)獲得1918年流感病毒的全基因組序列，對它的來源有了一定的認(rèn)識。

美國亞利桑那大學(xué)的Michael Worobey及其同事利用分子時鐘的研究方法，指出1918年H1N1流感病毒是人的H1病毒和禽類的N1病毒重組的結(jié)果，但是由于缺乏這之前的流感病毒的基因序列信息，不能進(jìn)行充分的遺傳分析，所以他的“重組來源說”仍存在一定的爭議。

我們知道，基因序列固然重要，但是基因序列不能回答1918流感病毒為何有如此高的致病性。為了進(jìn)一步研究這個問題，科學(xué)家們便開始利用DNA重組技術(shù)，參照病毒基因組序列“復(fù)活”1918年流感病毒，這和《侏羅紀(jì)公園》打算復(fù)活恐龍的想法大同小異。

美國紐約市中央公園旁西奈山醫(yī)學(xué)院的Peter Palese博士和Adolfo Garcia-Sastre博士在1999年就開發(fā)了將流感病毒基因組克隆到特殊的DNA載體，產(chǎn)生重組活流感病毒的技術(shù)（反向遺傳學(xué)技術(shù)），這項(xiàng)技術(shù)是研究流感病毒基因功能有效的遺傳學(xué)工具（威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的Yoshihiro Kawaoka博士也獨(dú)立開發(fā)了該技術(shù)）。

所以，Peter和Adolfo打算利用這一技術(shù)“復(fù)活”1918年流感病毒——這立刻引起社會輿論的軒然大波。美國疾病預(yù)防與控制中心（CDC）經(jīng)過慎重考慮和多重評估，認(rèn)為該項(xiàng)研究可以為保護(hù)公共安全提供重要信息和為應(yīng)對將來流感大爆發(fā)提供對策（“The fundamental purpose of this work was to provide information critical to protect public health and to develop measures effective against future influenza pandemics.”），最終決定實(shí)施病毒的“復(fù)活”計(jì)劃，但是必須在嚴(yán)格的生物安全保障下進(jìn)行。

在CDC諸多的嚴(yán)格規(guī)定中，有一條是：只允許受過嚴(yán)格訓(xùn)練的流感專家Terrence Tumpey博士開展復(fù)活實(shí)驗(yàn)。

Terrence在2005年夏天開始“復(fù)活”工作。為了減少風(fēng)險，他只能承擔(dān)此一項(xiàng)課題，且只能在同事不在實(shí)驗(yàn)室的下班時間開展實(shí)驗(yàn)。也只有他的指紋可以進(jìn)入復(fù)活流感病毒所使用的“升級版生物安全3級（BSL-3E）實(shí)驗(yàn)室”，并且存放病毒樣品的冰箱也僅僅可以通過他的虹膜識別系統(tǒng)才能打開。同時，他每天需要服用抗流感病毒藥物奧司他韋（Oseltamivir），以防止感染。Terrence也簽署了知情同意書，如果他不幸被感染，將會被隔離，不能與外界接觸。

2005年7月，利用反向遺傳學(xué)系統(tǒng)，Terrence使用Peter Palese博士提供的載體，將病毒基因分別克隆到載體中，然后將載體一同導(dǎo)入體外培養(yǎng)的人腎上皮細(xì)胞系（293T）中，等待病毒的復(fù)活。當(dāng)看到1918年流感病毒復(fù)活時候，Terrence意識到，他們創(chuàng)造了歷史——一個已經(jīng)絕跡的病毒通過科學(xué)家的努力和智慧被賦予了新的生命。他在高度防護(hù)的實(shí)驗(yàn)室里（BSL-3E），打開了“潘多拉”的盒子。

科學(xué)家們隨即展開了對1918年流感病毒致病機(jī)制的研究。研究表明，這種病毒在小鼠體內(nèi)肺部組織的復(fù)制能力以及致病能力比其他流感病毒顯著增強(qiáng)。

用1918年流感病毒與Tx/91 (1991年在美國德克薩斯州分離得到的H1N1病毒株) 分別以106病毒劑量感染小鼠（每組感染13只小鼠），在感染2天后，前者即可導(dǎo)致小鼠體重下降13%，而Tx/91病毒感染的小鼠體重基本沒有變化；前者感染的小鼠在感染3天后開始出現(xiàn)死亡，5天后全部死亡，而Tx/91病毒感染的小鼠直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束也沒有死亡現(xiàn)象。

在感染第四天后，小鼠的肺部組織中，1918年流感病毒的病毒載量是Tx/91病毒的39000倍，并且引起嚴(yán)重的肺部損失，并伴隨嚴(yán)重的肺部炎癥，引起肺功能衰竭。

后續(xù)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，1918年流感病毒會引發(fā)強(qiáng)烈的免疫系統(tǒng)應(yīng)答，產(chǎn)生“細(xì)胞因子風(fēng)暴”——免疫細(xì)胞大量活化，引發(fā)細(xì)胞因子和炎癥分子大量、快速釋放，這種過度反應(yīng)會使機(jī)體出現(xiàn)超負(fù)荷狀態(tài)，出現(xiàn)嚴(yán)重炎癥和肺部積液，增加繼發(fā)感染幾率。

年輕、健康的成年人免疫系統(tǒng)較強(qiáng)，通常更容易產(chǎn)生“細(xì)胞因子風(fēng)暴”，這也解釋了在1918年流感中為什么年輕、健康的成年人反而死亡率更高。

至此，科學(xué)家們經(jīng)過多年的努力（1951-2006年），借助于分子生物學(xué)技術(shù)，終于揭開了1918年流感病毒的神秘面紗。我們對病毒從何而來，病毒的遺傳信息是什么，以及為什么會在青年人中引起如此高的死亡率有了清晰的認(rèn)識。

遠(yuǎn)未結(jié)束的戰(zhàn)爭

人人聞之色變的“西班牙流感”已是一個世紀(jì)前的陰影了。曾經(jīng)，人類面對病毒性疾病束手無策，只能被動接受死神的宣判。

然而，在過去的一百年里，人類從未停止過對大自然的探索，在科學(xué)和醫(yī)學(xué)上取得了巨大的進(jìn)步，現(xiàn)在應(yīng)對新發(fā)和再發(fā)傳染性疾病的能力已大大加強(qiáng)。逐漸從被動挨打，到主動出擊，我們現(xiàn)在掌握的分子病毒學(xué)技術(shù)可以對病毒進(jìn)行工程化改造和設(shè)計(jì)，按照我們的意愿生產(chǎn)病毒——這便是疫苗的來源。

但是，分子病毒學(xué)技術(shù)是一把雙刃劍，如何安全地運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)，以及在何種情況下運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)，需要經(jīng)過嚴(yán)格考量。我們不希望“基因編輯嬰兒”類似事件的發(fā)生，我們希望我們可以正確地利用分子病毒學(xué)技術(shù)探索大自然，認(rèn)知病毒，造福人類。

隨著全球化進(jìn)程的快速發(fā)展，以及人和自然交互變得逐漸頻繁，我們面臨新發(fā)和再發(fā)傳染性疾病的威脅也日益加劇，病毒的傳播速度也大大加快。

我們可以看到，從2003年“非典”（非典型呼吸道綜合征，由SARS冠狀病毒感染引起）暴發(fā)，到2012年“中東呼吸道綜合征”（MERS病毒感染引起）出現(xiàn), 再到2015年美洲寨卡病毒重現(xiàn)，以及從2018年開始，目前仍在非洲肆虐的埃博拉疫情（截至2019年10月7日，已有超過3000人感染，其中逾2000人死亡），還有當(dāng)前正在對我國養(yǎng)豬業(yè)造成重創(chuàng)的非洲豬瘟病毒（2019年4月19日，全中國大陸31個省市自治區(qū)都傳出豬瘟疫情，非洲豬瘟傳染性強(qiáng)、病畜死亡幾乎達(dá)到100%）……我們很難預(yù)測下一次是什么時候，什么病毒會出現(xiàn)。

這對傳染性疾病的監(jiān)測以及疾病暴發(fā)后的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制提出了很高的要求。

開發(fā)低成本、高靈敏度且高特異性、高通量、方便攜帶、實(shí)時快速的檢測方法對于及時發(fā)現(xiàn)病原體是至關(guān)重要的。美國麻省理工學(xué)院的張鋒教授最近利用CRISPR技術(shù)開發(fā)的“SHOLCK”技術(shù)可以對1微升臨床樣品在1小時內(nèi)給出診斷結(jié)果，其靈敏度可達(dá)1拷貝，且成本約為0.6美金每個樣品。

同時，加強(qiáng)廣譜抗病毒活性的藥物以及預(yù)防性疫苗的研發(fā)也是應(yīng)對新發(fā)、突發(fā)病毒性疾病的有效手段，這就需要在基礎(chǔ)科研領(lǐng)域工作的病毒學(xué)家孜孜不倦地尋找病毒的“阿喀琉斯之踵”，找到以不變應(yīng)萬變的策略。

在2003暴發(fā)SARS之后，我國建立了完備的應(yīng)對傳染病的國家突發(fā)公共事件應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，傳染病的防控能力大大增強(qiáng)。國家“傳染病防治”重大科技專項(xiàng)充分表明我國對傳染性疾病基礎(chǔ)研究的重視，可以為抵抗傳染性病原提供更多的理論研究。

2018年，地處武漢的國家生物安全（四級）實(shí)驗(yàn)室（簡稱“武漢P4實(shí)驗(yàn)室”）正式投入運(yùn)行，具備開展高致性病原微生物實(shí)驗(yàn)室活動的資質(zhì)，在國家公共衛(wèi)生應(yīng)急反應(yīng)體系和生物防范體系中發(fā)揮著核心作用和生物安全平臺支撐作用。

另外，我們也應(yīng)該主動出擊，去了解病毒，預(yù)測病毒的流行。人類病毒組計(jì)劃（Global Virome Project）便是我們主動了解潛在病毒的策略，這項(xiàng)計(jì)劃旨在通過病毒檢測和樣品收集，一方面獲得“病毒生態(tài)學(xué)”大數(shù)據(jù)，包括宿主范圍、地理分布和流行病學(xué)；另一方面通過測序病毒基因組獲得數(shù)據(jù)庫，建立一個綜合自然病毒生態(tài)學(xué)和遺傳學(xué)的病毒超級數(shù)據(jù)庫，以應(yīng)對未來新發(fā)和再發(fā)病毒性傳染病的威脅。該計(jì)劃需要全球科學(xué)家的共同努力，合作描繪全球病毒譜。

屆時，當(dāng)遇到新發(fā)和再發(fā)病毒傳染病時，我們就可以像遇到生僻字去查字典一樣，迅速對病毒有所認(rèn)識，做到“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”。

以史為鑒，可以知興替。我們對過去總結(jié)得多深，可能決定我們將來能走多遠(yuǎn)。在“西班牙流感”過去百年之際，科學(xué)普及出版社出版發(fā)行了《流感病毒：躲也躲不過的敵人》一書。

這本書由中國科學(xué)院院士、中國疾病預(yù)防控制中心主任高福和中國科學(xué)院武漢病毒研究所劉歡博士擔(dān)任主編，以大家熟知的“流行性感冒“為切入點(diǎn)，以點(diǎn)帶面，介紹了流感病毒以及其他嚴(yán)重威脅人類公共健康的病毒。

十個章節(jié)層層遞進(jìn)，涉及到病毒性疾病發(fā)生、流行和控制、疫苗和抗病毒藥物研發(fā)、生命和演化、國際合作和中國發(fā)展以及現(xiàn)代科技與全球人類健康等話題，是一部普及科學(xué)精神，傳遞科學(xué)思想，人文精神的著作，推薦大家閱讀。

病毒性疾病的傳播不需要“簽證”，并沒有國界和地域的限制，傳染性疾病的控制不僅僅是政府的事情，也需要普通民眾、學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和政府的廣泛參與，精誠合作。

在傳染性疾病面前，所有的人類都是命運(yùn)共同體。希望每個人讀完這本書后，在面臨新發(fā)和再發(fā)病毒性疾病的攻擊時，會多一些理性和思考，少一些不安和恐慌，并且能夠積極為戰(zhàn)勝病毒性傳染病盡自己的一份力量。