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科学家从一名1912年去世的女孩的肺部收集了麻疹

更新时间:2020-09-13 05:40点击:

  一个2岁的女孩在Charité大学附属医院在这里死于肺炎以下麻疹感染。第二天,医生拿出了她的肺,在福尔马林固定它们,并将它们添加到由鲁道夫·魏尔啸,已启动的解剖标本集“病理之父”。他们在那里苦苦经营了100多年,直到罗伯特·科赫研究所(Robert Koch Institute)的进化生物学家塞巴斯蒂安·卡尔维尼亚克·斯彭塞(Sebastien Calvignac-Spencer)在柏林医学史博物馆的地下室遇到了他们。

科学家从一名1912年去世的女孩的肺部收集了麻疹

  卡尔维尼亚克-斯宾塞和他的团队采取了样品从肺部,从中分离出RNA,然后拼凑什么是麻疹病毒的已知最古老的基因组。它的顺序帮助他们阐明了麻疹历史的更早时期。在今天bioRxiv发布到预印本服务器的一项研究,该小组断定该病毒可能进入人类人口早在公元前4世纪,而不是在中世纪时期,作为以前的研究已经表明。

  亚利桑那大学的进化生物学家迈克·沃罗贝(Mike Worobey)说,这项工作在技术上非常出色:“只需能够从这些潮湿的旧样本中分离出麻疹病毒即可,这为进行各种激动人心的工作奠定了基础。”亚利桑那州立大学坦佩分校的传染病史学家莫妮卡·格林(Monica Green)也称该序列“非常令人印象深刻”,但他说这项研究缺乏足够的数据点,无法“对麻疹的出现提供决定性的答案”。作者同意。他们希望保存在自然木乃伊或冷冻尸体中的古代物品序列有一天能这样做。

  麻疹是人类最具传染性的疾病之一,2017年据估计导致142,000人丧生。但是何时,何地以及如何成为人类病原体仍存在争议。麻疹病毒的近亲是引起牛瘟的一种,这种疾病在2011年被根除之前曾影响牛,鹿,水牛和其他什至有蹄类的有蹄类动物。大多数研究人员认为,这两种病毒都是感染牛的共同祖先。格林说:“挑战在于……麻疹在历史疾病描述中留下的痕迹很少。”

  由于麻疹传播速度如此之快,并且感染赋予了终生免疫力,因此科学家估计,麻疹需要25万至50万人口,以免麻痹自己。历史学家认为,最大的城市在公元前四世纪左右就达到了这个规模。但是,当日本的研究人员利用麻疹和牛瘟病毒的可用基因组构建系统发育树,使它们能够与树枝约会时,他们在2010年得出结论,麻疹并没有直到公元11或12世纪才出现

  这种不确定性部分源于令人惊讶的缺乏历史序列。1990年以前发生的麻疹病毒只有3个基因组是已知的。最古老的是1954年分离出的一种疫苗,后来变成了第一种麻疹疫苗。于是,卡尔维尼亚克·斯潘塞(Calvignac-Spencer)转向了柏林博物馆,该博物馆的架子上摆满了数千种组织和器官,这些组织和器官漂浮在充满福尔马林的玻璃盒中,就像人体解剖学的水族馆一样。

  福尔马林通过交联蛋白质和构成麻疹基因组的其他大分子(包括RNA)来固定组织。为了从此类样品中提取RNA,科学家使用了大约10年前由对福尔马林固定的活组织检查感兴趣的癌症研究人员开创的技术。Calvignac-Spencer说:“我们将它们在98°放置15分钟,这会破坏交叉链接。”这也会破坏RNA,但是现代方法允许科学家对片段进行测序并将它们重新拼凑在一起。

  Calvignac-Spencer的团队使用1912年的基因组以及1960年的新基因组绘制了新的系统发育树,将其从另一个集合的样本和其他可用基因组中拼凑而成。生成的树表明,这种疾病可能早在公元前345年就已经传播给人类了-大约在人口达到临界规模之时。

  麻疹出现的较早日期也反映了该团队用于分析病毒序列的模型。在利用基因组差异绘制家谱时,研究人员必须估计病毒基因组发散的速度。过去,他们的估算值通常过高,因为某些有害突变会随着时间的流逝而消失。新模型解决了这一问题,称为净化选择。即使不包括1912年的基因组,它也可以阻止麻疹和牛瘟的扩散。Calvignac-Spencer说,但是基因组加强了新的时间表。

  德国汉诺威兽医大学的阿尔伯特·奥斯特豪斯(Albert Osterhaus)说,研究人员不能排除麻疹病毒首先在人体内传播然后跳到牛身上,但这似乎不太可能。首先,有蹄类动物的种群可能早于人类就已经达到临界种群的规模。两种病毒的最亲戚,甚至更老,会引起小反刍动物病,这是一种绵羊和山羊病,很可能比牛更容易传染给人类。

  Worobey说,类似的研究表明,随着人口结构的重大变化,HIV和其他病原体也开始流行。“看来人类生态的变化确实确实与这些病毒的成功出现相吻合。”


科学家从一名1912年去世的女孩的肺部收集了麻疹