首都科学讲堂第630期《病毒那些事儿(下)》

信息来源:北京科学中心      发布时间:2020-03-02

  2020年2月29日,受新冠肺炎疫情影响,首都科学讲堂线上开讲,本次首都科学讲堂邀请了北京航空航天大学教授,博士生导师、北航大数据精准医疗高精尖创新中心特聘研究员叶盛,为大家带来主题为《病毒那些事儿(下)》的精彩讲座。

       

  应对疫情防控,首都科学讲堂线上开讲。为坚决贯彻落实习近平总书记对新型冠状病毒感染的肺炎疫情作出的重要指示精神,北京科学中心坚持“疫情不解除,科普不掉线”,积极开展疫情防控和应急科普,切实做好知识普及和引导科学防控等工作。2月29日,首都科学讲堂首次线上开讲,紧密结合当前疫情成功举办《病毒那些事儿》主题讲座。作为春节后的首秀,本期首都科学讲堂首次尝试使用学习强国APP平台开展直播,“直播+录播”双管齐下的新颖方式,让公众足不出户,也能获得最权威、最前沿的科普内容和资讯。为线上来自北京、安徽、黑龙江、浙江等多地的青少年及家长,娓娓道来病毒“生命碎片”的本质;详细剖析了新冠病毒这个“有冕之毒”,提醒人类将长期“与毒共存”,并总结展望了“御毒有术”的未来。直播间互动环节反馈热烈,听众们提问踊跃。哈尔滨继红小学四年级的刘锐泽在线上讲堂观后感中表示:“虽然只有短短90分钟,但是让我获益匪浅。肉眼不可的病毒和细菌,在我眼前掀开了神秘的面纱。希望我能够吸取更多的知识,长大为科学研究做出自己的点滴贡献。”

  首都科学讲堂在疫情防控期间将灵活运用各类载体形成宣传阵地,利用网络手段为公众带来更多丰富主题的线上活动,进一步发挥科普在疫情防控中的重要作用。

第三讲 变异:病毒寻求与宿主“共存”的方式

  新冠肺炎疫情或处于席卷全球的边缘,对这种病毒会演变为类似流感那样长期存在的焦虑也日益增加。

  鉴于历史长河中,人类与病毒的长期共存关系,我们非常有必要了解关于它的一切。病毒就是有毒的生命吗?它和病菌有什么区别?病毒是怎样让人生病的?新冠病毒的“杀伤力”到底有多大?我们应该采取什么样的手段去遏制它?

  病毒为什么要变异?我们至少可以想到这么几个原因:首先通过变异它可以逃避免疫系统的识别。病毒通过变异的方式“易容”后,就获得了通过免疫系统的机会。其次,病毒能得到跨物种传播的机会,提高生存范围。再次,病毒变异也会使病毒弱化,从而获得与宿主共存的珍贵机会。病毒的“毒”在于侵害宿主的健康。这个过程中会耗尽宿主细胞的能量和物质资源,造成细胞的死亡。无论什么原因,细胞一旦死亡的话,它本来承担的正常的生理功能就被破坏掉了,这个就是让我们生病的第一个重要的原因。第二个原因是一些病毒,比如高危型的人类乳头瘤病毒,感染它以后会刺激细胞去不断地分裂增殖,这也是它的一个生存策略。细胞增多也便于病毒的复制,但这个策略的结果是什么?细胞不断地被刺激,不断地一分二、二分四,这就是癌,所以说有一部分病毒能够使人患上癌症。实际上,高危型人类乳头瘤病毒是女性宫颈癌的一个主要的发病原因。艾滋病毒也是特殊的一类,它的特点是能够逐步摧毁我们的免疫系统。这是病毒导致人的健康受到侵害的第三种可能性。 第四种可能性相当常见,就是病人会被“细胞因子风暴”误伤。简单来说就是,病毒侵害我们的身体以后会引起免疫反应。当我们的病毒侵害面积过大,程度过深的时候,你的免疫反应也会变得非常强烈。“细胞因子风暴”又叫做“炎症风暴”,所以最终病人会是被自己的免疫系统所杀死的。听起来好像很可怕,但实际上,无论是之前的非典还是这次的新型冠状病毒,很多最后死去的病人其实都是死于自己身体免疫系统的攻击。所以使用一些激素类的药物,不是去抑制或杀灭病毒的,而是反过来抑制我们自己的免疫系统的,希望我们的免疫系统不要那么过激。

  长期来看,病毒的变异使它有机会与宿主共存。而共存,很可能是我们和很多病毒的一个最终结局。就像这次的新型冠状病毒,有一些科学家表达了类似的观点:我们很可能最终必须要接受这个病毒,而没有机会把它彻底地消灭掉。

第四讲 御毒:靠药物、疫苗和我们自己

  庞大的病毒家族中有着千姿百态的病毒:有螺旋体、长条形的烟草花叶病毒;正20面体的几何构型的腺病毒(我们的上呼吸道感染有一部分就是腺病毒造成的,比如说扁桃体炎、咽炎、鼻炎); 外壳是一层包膜的流感病毒(它是人类的老朋友了,虽然谈不上一个好朋友),包膜里包裹着它的遗传物质是RNA分子,导致了非常高的致死率; 作为病毒,古老的噬菌体(以细菌为攻击目标的一种病毒)长得非常奇怪,像是一艘外星飞船,一个规则的几何形体头部,里面装载着它的遗传物质DNA。就像人类有好有坏一样,虽然有些病毒对人类是有帮助的,但确实绝大多病毒对人来说非常恐怖。如何阻击遏制病毒?一般要靠药物、疫苗和我们自己的免疫系统。所谓的抗病毒药物,包括我们在对付艾滋病的时候会用的逆转录酶抑制剂,它们其实阻止的是病毒进入细胞的过程,或者是阻止新的病毒颗粒生产复制的过程,或者阻止新的病毒颗粒释放的过程。

  没有任何一种药物是真正破坏病毒本身的。当抗生素在杀死细菌的时候,效果是非常好的,因为药物能够把大多数的细菌都杀死。可是抗病毒药物在对抗病毒的时候,只不过是阻止了病毒的进一步复制,阻止了病毒的进一步扩增,但并不能有效地消灭病毒。要想把这些病毒颗粒消灭掉,还是要靠你自己的免疫系统。我们的免疫系统分成天然免疫和获得性免疫这两大套系统。获得性免疫中一个很重要的分子是抗体,它是一种蛋白质,是一种与抗原结合力极强的蛋白质,它对不同的抗原有着特异性的识别和结合的能力。抗体对病毒有很强烈的中和作用,这也是我们目前希望能够利用的治疗新冠病毒的方法。这里就提到自限性疾病。只有免疫系统可以战胜病毒,没有别的药物能够毁灭它,这个叫做自限性疾病。但在临床上,我们面对自限性疾病,仍需要药物的辅助治疗。比如当你得了流感,其实是流感病毒造成的,但医生除了抗病毒还开了抗生素。这个抗生素在这里起的作用是,防止细菌“趁火打劫”。当免疫系统已超负荷工作了,这个时候再发生细菌感染,免疫系统就已经没有力量压制这些细菌了,抗生素能防止并发症的发生。当SARS及此次新冠肺炎疫情发生时,很多重症病人使用激素类的药物,是去抑制身体中的炎症风暴和细胞因子风暴,不要让人最终死于自己免疫系统的攻击。当肺已经不能工作了,血氧浓度会降低,怎么办呢?通过采用吸氧等措施,提高你吸进来的气体里的氧气的浓度,然后让你的血氧浓度恢复。这些辅助手段,其实都是帮助身体更好地对抗病毒,而最终完成对抗病毒工作的,是你自己的免疫系统,它才是我们战争病毒的最终法宝。

  疫苗的作用是什么?疫苗就是把病毒的样貌介绍给人体的免疫系统认识。免疫系统可能从未见过一种病毒,很可能就迷迷糊糊让它进入细胞了。通过疫苗可以把病毒的样子介绍给免疫系统。如果免疫系统识别出这个病毒后,人体就会自动产生一些特异性的抗体。这样,当你的免疫系统下次再见到病毒的时候,人体就能够迅速地做出反应,通过抗体压制这个病毒。这个就是疫苗起效的一个总体思想。那么,面对病毒,我们应该怎样得到这样的疫苗?我们现在使用最多的疫苗属于灭毒:大量培养病毒以后,再把这些病毒全部杀死,然后用这些死毒作为疫苗接种,让我们的免疫系统认识这些病毒的样子。但灭毒的过程并不能做到100%保险,可能会有漏网之鱼“活毒”危害人类健康。于是,我们现在开始制造空病毒,比如通过一些基因重组的手段制造出病毒,它进入细胞侵染以后,生产出来的都是空病毒。空病毒表面看和一个真的病毒是完全一样的,但它里面没有基因组和遗传物质,无法去害人,这成为我们现在疫苗领域的一个非常重要的方法。通过研究找病毒表面关键蛋白质位点,能够让免疫系统一见到它就产生特异性抗体。一旦我们找到了这样的位点,就可以通过重组的方法,让细菌或者说让其它的细胞帮我们制备这样的蛋白质。只要把这样的蛋白质(相当于一个病毒的碎片)打到身体里就可以了。这样的疫苗效果好,也更安全,但要基于长期研究,基于我们对于病毒的免疫有一个非常透彻的了解才可以。

讲堂互动

  小记者提问:人类是从猿猴进化而来的,这个进化有没有可能是因为病毒感染猿猴造成的呢?

  叶盛:首先要纠正一下,人类不是从猿猴进化来的,应该说人类不是从现存任何的灵长类进化来的,准确说法应是我们和现存的灵长类有一个共同祖先,这个共同祖先应该是某一种类人猿。这个进化有没有可能是由于病毒引起的?我得说你这个脑洞开得很大,这也算是一个合理的脑洞,但是需要有证据支持才行。现在有研究指出,人类基因组里面实际上是有相当一部分的序列有可能是由病毒带进来的。但是关于这个问题的研究还在进行中,也还有些争议。就我个人的观点,我不认为一个病毒或一类病毒的感染,就能够推动一个物种的进化,这个可能性还是不太大的。更多可能性还是说,最终这个病毒不会让这个物种患上很严重的疾病,然后这个物种也对这种病毒变得“熟视无睹”了。

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