如果某种流感病毒进化出逃避细胞免疫+体液免疫,那人体的免疫系统能打得过吗?
个人流感病毒变异与全球病毒蔓延
李麟辉 编译
物种演变通常是非常慢的，这种变化过程会经历几千年甚至几百万年才能看出。但是对于流感病毒来说，为了避开身体的免疫系统，它的演变是迅速并且致命的，每隔几年时间，就会出现新的流感病毒变种并很快在全世界流行。
要想控制流感的蔓延就必须应对这种病毒的不断变化。为了决定将哪种流感毒株加入年度疫苗之内，世界卫生组织（WHO）的专家每年都必须对流感病毒的变化做出预测。这个工作是非常困难的，并且有很多不确定性，如果弄错就会造成严重的后果。全球每年有数百万人患流感，并且有上千人因此而丧命。如果预测不准确并且流感疫苗和循环毒株差别很大，那么就会有更多的人感染。
过去几年，基因组测序研究的进展已经让人们开始了解个体感染的病毒进化过程。目前正在研究，如何提前预测流感病毒的全球进化趋势。研究发现，通过研究个人感染的发展过程能为此提供一些预测线索。
深入了解感染
当流感病毒在被感染人的体内自我复制时，病毒基因有时会发生突变。大多数变异对病毒都是有害的，因为突变破坏了其运作的机理。但是每隔一段时间，就会有变异的病毒存活下来，甚至茁壮成长。病毒和人体的免疫系统不停地进行着猫捉老鼠的游戏。有时候，变异病毒恰好能够避开人体免疫系统的注意。
具有这种优势的变异病毒能够很快繁殖，并能在感染的病毒中占据主要地位。最终，它甚至可以在人和人之间传播，并可能蔓延全球。
近些年来，追踪病毒在人体内的变化变得更容易了。由于人类基因测序成本降低，人们研究病毒的方式也在改变。研究者可以对整个感染过程中上千个病毒进行测序，以追踪出现的新的突变。
研究这些突变可以告诉我们病毒如何应对人体内环境的改变。比如，对于艾滋病病毒来说，感染往往会持续数年甚至数十年，即使在一个人体内，病毒的演变也是很可观的，尤其是这种病毒经常会对抗医生设计的病毒疗法继而产生抗药性。
在四个长期感染中追踪病毒的变异
近期，研究者们追踪了四个癌症患者体内的流感病毒演变，这四个人在过去的数月中感染过流感。大多数的流感病毒会持续存活约一周的时间，这限制了可能发生的病毒变异。但是对于免疫系统比较弱的癌症病人来说，感染可能会持续很长时间，病情也会比较严重。
那么，流感病毒是如何演变的呢？通过对整个感染过程的不同阶段的病毒进行测序并对基因组进行比较，研究者们就能够识别出新的突变并追踪到它们的演变过程。
每个图表都表示病毒中可能发生突变的位置。橙色表示的是发生突变的病毒，随着时间的变化其发生的频率也发生变化。
病毒的演变大约在几周内发生。一个明显的例子就是病毒对达菲（一种治疗流感的药物）的抗药性会在几周内产生。研究中的患者服用了达菲以控制感染。但是，和之前的研究一样，流感病毒最终出现了抗药性突变。这种突变也许可以部分地解释为什么感染持续了这么长时间。
抗药性突变并不是研究者观察到的唯一一种进化性的改变。在同一个患者身上有时会同时存在六种彼此略微不同的突变病毒。这些竞争性的病毒会使得演变变得十分复杂。某种开始传播了一周的病毒有时会在下一周就灭绝。据推测，它可能是在竞争中被另一种生命力更强的病毒吞噬了。
研究者发现，在某些情况下来自不同患者的病毒发生了完全相同的突变，而这些患者彼此之间没有发生感染。研究者推测，病毒可能是根据患者所服用的药物做出了相似的调整。根据前人的研究成果，这些突变中的某些可能会有助于病毒避开人体免疫系统的防御。
病毒的全球蔓延
流感病毒结构的3D层析成像。
此项研究中患者体内发生的突变和之后在全球传播的突变病毒是相匹配的。在帮助病毒进入宿主细胞的外壳的棘突上，参与研究的四个患者中有三个发生了N225D突变。在研究中的患者感染八年以后，大多数全球流行的流感病毒也都发生了完全相同的突变。
这是研究者完全没有意料到的。进化过程充满了此消彼长，某些有助于病毒适应人体的突变可能会使得人与人之间的感染速度放缓。但是，研究者还不确定这种不寻常的长期的流感感染中的演变是否与全球的变化模式相匹配。
在研究中，个体中的病毒演变和全球的病毒演变是极其相似的。研究者能够在少数几个个体身上就观察到病毒在全球演变的趋势。
随着技术的不断发展，人们可以更容易地研究流感病毒感染的深层机理。世界卫生组织的实验室每年会对上千个体的流感毒株进行测序以监控流感病毒的演变。研究人员在个体感染流感病毒的第一时间就以捕获突变的方式对越来越多的毒株进行测序。这些感染中的每一种变异都像是一个单独的演变实验。通过比较在不同的感染中出现的突变，研究者可以对进化的可能性和限制有初步的了解，并预测流感病毒的演变，揭示发生在人体内的病毒演变的动态过程。
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