早期組織樣本殘留HIV痕跡

編譯 凌寒

為了解這種病毒的歷史，一個研究小組致力于從人們還不知道這種病毒存在的時候開始重建它的基因組。

1966年，一名38歲的男子來到了現(xiàn)剛果民主共和國的一家醫(yī)院。除了年齡和性別以外，他的名字，他的癥狀以及他的一切都已經(jīng)被遺忘在了歷史的長河中。但是他的一個淋巴結(jié)被收集并保存了下來。通過對該淋巴結(jié)的分析，由亞利桑那大學(xué)的邁克爾·烏羅貝（Michael Worobey）領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員表示，這名男子感染了HIV——可導(dǎo)致艾滋病的病毒。然而，這名男子不會知道，他的醫(yī)生也不會知道。17年后，HIV正式被發(fā)現(xiàn)。

通過從該組織樣本中獲取微小的基因片段，烏羅貝的團(tuán)隊(duì)幾乎完全重建了HIV的基因組，而在此之前，甚至沒有人知道它的存在。這項(xiàng)工作有助于充實(shí)人類歷史上最重要的一種流行病起源的故事。“沒有其他方法來檢驗(yàn)這些關(guān)于人類有史以來最重要的傳染病之一的起源的重要推斷，”烏羅貝說，他花了大約五年的時間試圖拼湊出那個微小的基因組，“回顧性研究中，我們可能還會再做一次，但是工作量大得不得了。”

直到20世紀(jì)80年代，一種神秘的新型綜合征開始影響到美國男性，HIV才被發(fā)現(xiàn)。它似乎不知從何而來，但是實(shí)際上幾十年前它就在一個遙遠(yuǎn)的大陸上產(chǎn)生了。我們知道這一點(diǎn)是因?yàn)殡S著病毒的傳播，它的基因會發(fā)生變化。通過比較這些變化并估計(jì)它們發(fā)生的速度，科學(xué)家們可以追溯到HIV病毒進(jìn)化史的最前端。

最有可能的發(fā)源地：喀麥隆南部。估計(jì)的時間點(diǎn)：20世紀(jì)20年代。就在當(dāng)時，當(dāng)?shù)匾环N黑猩猩病毒感染了某個不幸的人，然后進(jìn)入了現(xiàn)在被稱為金沙薩的城市。在一個人口眾多、宿主數(shù)量巨大的發(fā)展中心，這種新病毒獲得了一席之地，最終在世界各地蔓延滋生。

這段漫長的歷史意味著，在人們知道是什么使得他們生病之前，許多人肯定已經(jīng)感染了HIV。病理學(xué)家采集了他們的組織樣本，用化學(xué)固定劑處理，包埋入石蠟中，在顯微鏡下檢測（可能無濟(jì)于事），然后儲存在抽屜里。這個過程（尤其是固定劑）對構(gòu)成HIV基因組的RNA分子造成了可怕的影響，“但還不足以完全破壞它們，”烏羅貝告訴我，“事實(shí)證明，即使樣本在室溫下被放置在抽屜里50多年，你也可以將其中的RNA提取出來，即使金沙薩的室溫很暖和。”

但是由于當(dāng)時HIV還沒有被發(fā)現(xiàn)，所以很難判斷哪個舊樣本可能含有病毒的痕跡。找到這些痕跡簡直就像大海撈針。因此，盡管在HIV被發(fā)現(xiàn)之前進(jìn)行了20年的搜尋，科學(xué)家們卻只在金沙薩發(fā)現(xiàn)了兩次HIV的蛛絲馬跡也就情有可原了。一次是洛克菲勒大學(xué)的大衛(wèi)·何（David Ho）在1959年的血液樣本中發(fā)現(xiàn)了HIV；另一次是烏羅貝在1960年的一個淋巴結(jié)中發(fā)現(xiàn)了HIV。

在這兩例發(fā)現(xiàn)中，病毒的RNA殘留量已經(jīng)微乎其微——只占總量的1%。這些碎片已經(jīng)足以證明HIV在被發(fā)現(xiàn)之前的幾十年就在已經(jīng)在金沙薩傳播，同時也足以勾勒出該病毒歷史的輪廓。但由于零散的證據(jù)可能會誤導(dǎo)人，烏羅貝想要獲得一個完整的歷史性基因組。

他的同事索菲·格里塞爾斯（Sophie Gryseels）和湯姆·沃茨（Tom Watts）開發(fā)了更靈敏的提取RNA的工具，并將它們應(yīng)用于金沙薩大學(xué)保存的1 600多個組織樣本中。他們只找到了一個帶有HIV痕跡的樣本，并花了5年時間盡自己所能從樣本中提取每一個RNA片段。“你可以利用非常復(fù)雜的進(jìn)化模型來追溯歷史上發(fā)生了什么，但它們?nèi)匀恢皇悄Ｐ投眩备窭锶麪査垢嬖V我，“利用古老的遺傳物質(zhì)，你可以看到它們真實(shí)的樣子。”

這種古老的病毒與c亞型的病毒最為相似，c亞型是HIV最流行的譜系，也是如今在非洲南部占主導(dǎo)地位的HIV譜系。但1966年的病毒并不屬于這一群體。它更像是一個遠(yuǎn)房表親，這表明我們今天看到的HIV只是20世紀(jì)60年代金沙薩HIV綜合多樣性的一小部分。這些歷史性病毒中只有少數(shù)爆發(fā)，成為全球性問題。

“我們?yōu)槭裁磿信d趣？因?yàn)樗鼈冎v述了一個故事，”佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院研究HIV進(jìn)化的比阿特里斯·韓（Beatrice Hahn）說道，“這個HIV‘化石’也不例外。這是進(jìn)化之謎中的重要一環(huán)。”

研究小組還利用1966年的樣本來核實(shí)他們與其他人通過觀察現(xiàn)代病毒收集到的HIV的歷史。令人欣慰的是，這種說法基本上是正確的。研究小組估計(jì)，這種病毒最早出現(xiàn)在1896至1905年之間——比其他人的計(jì)算時間略早一些，但都是在正確范圍之內(nèi)。如今的HIV似乎是其過去的一個良好指示器。

病毒并不總是這樣。當(dāng)研究人員發(fā)現(xiàn)青銅時代乙肝病毒的蹤跡時，他們發(fā)現(xiàn)這種病毒的進(jìn)化速度只是所有人想象的1/100，這從根本上修正了對其起源的估計(jì)。即使是SIV——可感染黑猩猩的HIV的表親——在遙遠(yuǎn)的過去和近代史上的進(jìn)化速度也各不相同，因此很難弄清它是什么時候出現(xiàn)的。相比之下，HIV則更為穩(wěn)定。“這非常令人振奮。”烏羅貝說。

花大量時間去學(xué)習(xí)那些你所知道的差不多正確的東西，似乎并不能令人多么興奮，但科學(xué)正依賴于這樣的工作。沒有它，整座科研大廈就只能建立在搖搖欲墜或根本不存在的基礎(chǔ)上。

洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室的貝蒂·考博（Bette Korber）說，這項(xiàng)研究“令人欽佩”，“HIV出現(xiàn)和傳播的重建非常重要。”考博率先進(jìn)行了這樣的重建：她利用自己和其他人（包括烏羅貝的團(tuán)隊(duì)）反復(fù)使用的一個基因數(shù)據(jù)庫，對HIV的起源日期做出了首個像樣的預(yù)估。她指出，有6 000萬至1億人感染了HIV，2 500萬至5 000萬人已死亡，HIV造成的苦難堪比曾經(jīng)的世界大戰(zhàn)。“HIV給整個人類留下了最深重的傷痛。”她說道，“這是人類經(jīng)歷的一部分。我們需要理解它。”

烏羅貝補(bǔ)充說，如果沒有幾十年前收集相關(guān)組織樣本的剛果病理學(xué)家的辛勤工作，這是不可能實(shí)現(xiàn)的。他們的名字不為人知，甚至他們現(xiàn)如今的同行也可能被忽視。“他們經(jīng)常不被賞識，”烏羅貝說，“它們不僅能幫助與你直接交流的醫(yī)生，還在保存這些組織方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，這些組織現(xiàn)在正在幫助我們弄清這種重要病毒的真實(shí)歷史。”