编者按:近期蜱虫伤人事件频频爆出,被蜱虫咬伤不仅仅存在伤口感染的风险,最危险的还在于蜱虫携带多种致病细菌和病毒。除了蚊子,蜱虫是携带致病微生物的最多的虫媒介。虫媒疾病因为存在“虫—病原微生物—人”的传播关系,一直都是世界性的医学难题,科学家们不仅要研究微生物本身的致病机制还要研究微生物与虫体的致病关系,来自耶鲁大学医学院的戴建锋博士将给我们讲讲近期蜱虫疾病传播研究获得的新突破。
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戴建锋博士目前在耶鲁大学医学院感染系系主任Erol Fikrig教授领导的实验室从事博士后研究,Erol Fikrig实验室在美国虫媒传染病研究领域处于领先地位,主要研究几种重要的虫媒病,包括蜱虫传播的lyme disease, Anaplasmosis;蚊子传播的 West nile virus;登革热;蚊子传播的疟疾等。其中蜱虫传播的Lyme 病(莱姆病)是研究最为成熟的虫媒病模型。
戴建锋博士
戴建锋博士所在实验室研究莱姆病病原体 borrelia与蜱虫以及哺乳动物宿主(以小鼠为模型)这三者之间的相互关系。简单的说,就是关注“虫-细菌-人”这三者之间的相互作用。
突破传统疫苗模式
生物通:现阶段您所在实验室对蜱虫传播疾病方面有哪些进展,比如说传播机制,发病机制等?有没有开发一些新型的疫苗?
戴建锋:在病原体研究方面,我们实验室发现了蜱虫传播的莱姆病原体borrelia的表面蛋白OspA, OspB, OspC等等都有免疫原性,都是开发lyme病疫苗的重要靶点。其中基于OspA设计的Lyme病疫苗在1998-2002年期间获得美国FDA的批准,在市场上销售,总有效率达到79%。
我们实验室在虫媒载体蜱虫的研究方面也取得了重要的突破,我们陆续发现了病原体borrelia 表面蛋白OspA, OspC在蜱虫里面的受体,OspA的受体TROSPA帮助病原体borrelia有效的结合在蜱虫肠道,顺利地在蜱虫里面克隆繁殖 (Pal U 2004,Cell);而OspC的受体Salp15,是一个蜱虫唾液蛋白,它一方面抑制宿主的免疫系统,还能在病原体borrelia表面形成一层保护膜,保护borrelia不受哺乳动物免疫系统的杀伤(Ramamoorthi N 2005, Nature)。
而我们最近的研究成果表明,针对蜱虫蛋白Salp15的抗体能够部分保护小鼠不受蜱虫传播的Borrelia的感染,这是一个针对虫媒的疫苗靶点,它能和针对病原体本身的疫苗OspA共同作用,起到更好的效果(Dai J 2009, Cell Host Microbe)。这一类创新性的工作,对防治虫媒传染病将起到很重要的推动作用。
各类蜱虫
传统的疫苗都是针对病原微生物本身,要么是利用细菌表面抗原产生抗体,要么是接种减低毒性的活疫苗。而针对虫媒传染病,开发针对中间宿主-虫子的疫苗也将是非常有前景的途径。比如说,蜱虫一般能在哺乳动物身上吸血达到3~5天,如果能开发疫苗阻止蜱虫吸血,那么理论上也将能有效的阻断蜱虫向人畜传播的多种疾病。同时,针对虫媒的疫苗可以和针对病原微生物的疫苗同时使用,达到更好的免疫效果。这将是开发虫媒传染病疫苗的一个新的领域。
生物通:除了传统的预防模式,有没有新型的预防措施,或者说有没有疫苗?
戴建锋:针对虫媒性传染病,除了传统的除虫灭虫,避免与虫接触,被叮咬后及时就医处理之外,开发针对虫媒传染病的疫苗是最重要的预防方法。可惜的是,目前全世界针对蜱传播疾病的疫苗非常缺乏,只有欧洲针对蜱传播的脑炎病毒(TBEV)的疫苗在使用。美国FDA在98-02年曾批准针对Lyme病的疫苗OspA,但终因民众对其安全性存有疑问,导致销售不佳而撤市。不仅仅是蜱虫传染病,蚊子传播的重要疾病登革热,疟疾等目前也还没有有效的疫苗。因此,开发新型的安全的虫媒传染病疫苗是最重防治虫媒传染病的当务之急。
新型病毒是否可怕
生物通:中国近期据说在蜱虫内有分离到“布尼亚病毒”,对于这种病毒目前有哪些研究?
戴建锋:布尼亚病毒是包含有200多种病毒的一个家族,其中确实有小部分病毒由蜱虫传播;其他种类主要由蚊子传播。在非洲,蜱虫当中发现布尼亚病毒的一个亚家族Crimean Congo Hemorrhagic Fever Virus。这类病毒感染后会导致出血热等症状。在美国,尚未发现传播布尼亚病毒的蜱虫的报道。
中国国内分离到的布尼亚病毒有可能是在我国的蜱虫物种所携带的新型病毒亚型。当然,也不能完全排除还有立克次氏体,蜱虫脑炎病毒等感染,这些病原体感染如处理不及时,也都有可能导致致死等后果。希望国内卫生部门对各地的蜱虫样本进行仔细分析,尽可能的找出各种致病元凶。
当然,蜱虫传染病总体来说发病率是比较低的。野外活动的人要经常注意检查是否被蜱虫叮咬。有条件的话,在蜱虫高发区野外活动后,每天都应该仔细沐浴一次,防止有蜱虫叮咬。如发现蜱虫叮咬,因及时将其剔出,并立即去医院就诊。除了身体虚弱和免疫力低下的人以外,一般人感染上蜱虫传染病,并不会有严重后果,及时发现和就医就可以了,完全不必恐慌。卫生部门正在针对分离出来的病原体制定相应的治疗措施,这些措施将有效的控制蜱传染病在我国的传播。
蜱虫等虫媒面对的最大挑战
生物通:虫媒疾病包括蜱虫是世界性医学难题,虫媒疾病的所面临的主要挑战在哪?人类有可能消灭虫媒疾病吗?
戴建锋:蚊子,蜱虫等医学节肢动物分布广泛,形体细小,很难通过传统手段进行控制。它们体内寄存着成千上万种致病的细菌和病毒,给人畜的健康带来非常大的威胁。目前最大的挑战还是致病病原微生物的分离鉴定以及针对性的疫苗的开发。
感染性疾病历来是威胁人类健康的重要疾病之一,病原微生物在不断的变异,有可能产生危害更大的新种。这些年爆发的SARS,甲型流感等病毒都给了我们制造了很大的麻烦和恐慌。但是,随着科学研究的深入,这些病原体的致病机理和变异机制都将会被最终揭开,安全有效的疫苗也将陆续投入使用。人类已经消灭了天花和基本消灭了肺结核等恶性传染病,对流行性脑炎(通过蚊子传播),乙型肝炎等传染病都有了安全有效的疫苗。相信在不久的将来,虫媒传染病等其他传染性疾病也将最终得到控制。
蜱虫可携带多种致病细菌和病毒。比如导致Lyme 病的螺旋体 Borrelia, 导致Anaplasmosis病的 细菌Anaplasma, 导致 Babesiosis 的细菌babesia, 导致斑疹伤寒的立克次氏体 Rickettsia (可致死), 导致脑炎的 tick borne encephalitis virus (可致死) (TBEV)等等。
蜱虫及其携带的病原体有一定的地域差异。比如在美国,最常见的蜱虫是 Ixodes scapularis, 最常见的疾病 Lyme病的病原体是Borrelia burgdorferi; 而在 欧洲, 常见的蜱虫是 Ixodes ricinus;而在包括中国在内的东亚地区主要是 ixodes ovatus等。欧洲的Lyme并的主要病原是Borrelia afzelii 。因此,分离和鉴定当地的蜱虫及其携带的病原体是控制蜱传染病的首要任务。
它山之石 美国经验
生物通:可以介绍一下美国蜱传疾病的情况,严重吗?发病率高吗?
戴建锋:蜱虫本身并不能导致疾病, 但蜱虫可能携带多种导致人类感染的病原微生物。 蜱虫是仅次于蚊子的, 传播病原微生物最多的节肢动物宿主,是病原微生物最重要的虫媒介之一。
在美国,蜱携带的传染病非常受重视。其中,Lyme disease(莱姆病)是美国最普遍的蜱虫传染病,由蜱虫传播的一种螺旋体细菌Borrelia burgdorferi所导致。根据CDC的数据, 美国仅2009年,就发现有超过35,000例Lyme disease(莱姆病),这还不包括那些未报道到医院的感染病例。美国东北部几个州是Lyme disease(莱姆病)的高发区,Lyme disease(莱姆病)的感染率高达50-120例/100,000人。
Lyme disease最主要的症状是导致关节炎或者心肌炎,也可能感染神经组织,导致神经性的疾病如面瘫等。在美国Lyme 导致的关节炎占到Lyme diseases的60%以上。而关节炎是导致人行动不便的最重要的原因之一。
在美国,蜱虫传播的其他疾病还包括Anaplasmosis, Babesiosis, Rickettsia parkeri Rickettsiosis, Rocky Mountain Spotted Fever (RMSF)等等,尽管这些疾病的发病率较低,但很多对于体弱多病或者免疫力低下的病人来说,还是有致死的危险。
(生物通记者:张欢)
关于 戴建锋
教育背景:
2001年,复旦大学生物学专业 学士
2006年,复旦大学遗传学专业 博士
2006年至今, 美国耶鲁大学医学院 博士后;兼任美国霍华德修斯研究院(HHMI)博士后
研究方向:
主要研究虫媒性病原体(比如Lyme螺旋体细菌, West Nile virus, 登革热病毒,疟原虫等);具体研究方向包括:
1:病原体与宿主的相互作用:研究几种重要病原体表面蛋白与宿主的相互作用,寻找病原体表面蛋白在中间宿主(比如昆虫)和最终宿主(哺乳动物)细胞上的受体,为阻断病原体传播和复制寻找新的靶点。
2:宿主的免疫调控机理:研究宿主对病原体入侵的免疫调控途径,并着重研究病原体逃避宿主的先天性免疫的分子机理;寻找新的病原体逃避免疫反应的分子机制,为进一步了解病原体致病机理,设计新型阻断分子提供依据。
3:新型疫苗的设计:目前针对大多数病原微生物没有高效安全的疫苗;针对虫媒性病原体,除了传统的针对病原体本身的疫苗以外,针对其中间媒介——昆虫也可能开发对应的疫苗; 而针对昆虫的疫苗还可能达到阻断该昆虫传播的多种疾病的目的。这将是一个具有创新性的新的研究领域,对一些重要的虫源性病原体的防治起到非常重要的作用。