这场疾病的源头是什么? 现在能够确认的是,这次新冠状病毒肺炎的幕后真凶,就是一种刚刚发现的新型冠状病毒——2019-nCoV。这已经是21世纪以来,冠状病毒家族的成员第三次肆虐人类世界了。2003年和2012年,SARS病毒(严重急性呼吸综合征病毒)和MERS病毒(中东呼吸综合征病毒)曾经两次突然降临人类世界,给中国和中东地区留下了至今尚未痊愈的伤疤。我得提醒一句:确认任何一种全新传染病的病原微生物,都不是一件特别容易的事情。你可能直觉上觉得,看看肺炎患者的肺部有什么微生物就可以了。但问题是,在大多数时候,一个人身体里总是寄生着上千种不同的细菌和病毒等微生物。因此,确定病原体的时候,医生和科学家们也需要非常小心才行。可能很多人还记忆犹新的一个反例就是,2003年SARS流行时,曾经有科学家(中国疾控中心首席研究员、中国工程院院士洪涛)错误地将患者体内的某种衣原体判断成了病原体,险些造成了疫情管理的大问题。而如何判断一种传染病的病原体,其实有一个非常古老但行之有效的办法——科赫法则。这是德国细菌学家科赫在1884年提出的标准,用来判断某种病原体和某个传染病之间的因果关系。具体来说是这样——1. 每一个病患体内都能找到大量的这种病原体;2. 这种病原体可以从患者体内被分离出来,然后在体外培养 ;3.体外培养的病原体可以让健康人患病;4.新患病的人体内仍然可以找到同样的病原体。在此后的一百多年里,科赫法则也在持续地被修正,但是总体而言,仍然是整个科学界明确传染病病原体的金标准。具体到这次新冠病毒肺炎——中国科学家们在最早发病的几十位患者体内,利用电子显微镜、RT-PCR和高通量DNA测序等方法,检测到了这种病毒的存在(科赫法则1)(Zhu N et al NEJM 2020;Huang C et al Lancet 2020);也成功分离出了这种病毒颗粒,并且证明了它们在培养皿里仍然能够侵染人的上皮细胞(科赫法则2)(Zhu N et al NEJM 2020)。当然,因为目前人们还没有新冠病毒的动物模型,所以无法直接验证科赫法则3和4。但是科学家们证明了,只要在老鼠细胞里转入一个人类的ACE2蛋白——猜测中的新冠病毒受体,病毒就可以顺利侵染这些老鼠细胞。所以说,这个结论至少是部分支持了科赫法则3和4的成立(Zhou P et al bioRxiv 2020)。换句话说,在当下这个时间点,中国科学家们已经尽全部可能证明了新冠病毒就是这种全新肺炎的病原体。那接下来的问题是,这种病原体从何而来?首先要明确的是,虽然同属于冠状病毒家族,但新冠病毒并非SARS或者它的变种。两者之间的基因序列相似度只有80%,是相当遥远的亲戚。对比一下,人和猩猩的基因组相似度高达98%,人和人之间的相似度更是超过99.9%。目前,人们已经获得了新冠病毒的完整基因组序列信息(Wu F et al bioRxiv 2020),也有不少研究组已经把它和已知的许多冠状病毒序列加以比对。其中特别值得提出的,是两种天然寄生于蝙蝠身体内的冠状病毒:一种存在于舟山地区的某种蝙蝠体内,序列相似度接近90%(Zhu N et al NEJM 2020);另一种则存在于云南菊头蝠体内,序列相似度高达96%(Zhou P et al bioRxiv2020)。而我们已经知道,同属冠状病毒家族的SARS和MERS的天然宿主很可能都是蝙蝠。蝙蝠这类哺乳动物体温较高、免疫系统特殊,是很多种危险病毒的天然宿主。从这个角度说,新冠病毒的天然宿主确实也很可能是蝙蝠。但我还是得提醒你注意:和确定一种传染病的病原体一样,确认病原体在自然界的天然宿主也一直是件非常困难的事情,要求我们了解病毒从天然宿主到人传播的全链条。这一点,实际上连SARS和MERS病毒都还没有彻底证明。其实,比确认天然宿主更重要的,是确认新冠病毒的中间宿主——也就是找到它从蝙蝠到人之间的中间链条。要知道,虽然新冠病毒和云南菊头蝠体内的病毒高度相似,但是4%的差别其实也意味着,蝙蝠体内的病毒是不太可能直接传染人的。另外,新冠病毒肺炎患者体内的病毒样本彼此之间基因序列高度一致,这本身也提示,病毒应该是在某种中间宿主体内完成进化之后开始爆发的①。在SARS和MERS的案例里,科学家们确认,果子狸和骆驼是两种病毒最重要的中间宿主(Kan B et al J Virol 2005; Sabir JSM et al Science 2015)。病毒在它们的种群内广泛传播和变异,最终变成了可以直接入侵人体、导致疾病的病毒。那么在新冠病毒的案例里,谁是可能的中间宿主呢?这个问题的答案,对于我们日后防范新冠病毒卷土重来是至关重要的。但是很遗憾的是,目前我们没有很好的猜测方向。因为早期病例大多和武汉市内的华南海鲜市场有关,因此一个主流的猜测是,也许那里贩卖的某种野生动物是病毒的中间宿主。但是遗憾的是,科学家们只来得及在市场的环境中进行检测并发现了病毒,却没有来得及在市场被封闭之前采集野生动物样本②。在这里,我可以给出一个粗糙的猜测:这种中间宿主应该是某种能够较大规模饲养的、半野生状态的哺乳动物,这样才能为病毒的突变和积累提供时间。竹鼠、果子狸等动物是可能的寻找方向。在未来,规范和严打野生动物贩卖肯定是非常重要的传染病管控措施。所以简单总结一下,根据我们目前已知的信息,大概可以推测的病毒来源是这样的:某种寄生于蝙蝠体内的冠状病毒,因为某种原因进入了某种被人类大规模饲养的、半野生哺乳动物体内;在那里,病毒通过广泛的互相传播和突变,获得了感染人类细胞并持续在人类个体之间传播的能力;在2019年年末的某个时间点,它进入了一部分武汉居民的体内并且导致了这场大规模的疾病暴发。顺便说一句,根据这些讨论,你肯定也能理解,这种病毒大概率不是直接从野生蝙蝠传给人的,实际上也没有证据显示华南海鲜市场里贩卖蝙蝠,或者武汉居民对这种食物有特别的兴趣。当然,这个简单的推测还有不少问题无法回答。比如说,根据最新研究,新冠病毒肺炎最早的一位感染者其实并没有华南海鲜市场的接触经历,最早的几位患者当中也有不少人从来没有去过这个市场(Huang C et al Lancet 2020),那么他们到底是如何被感染的?是病毒在一开始就具备了人和人之间高效传播的能力?还是说这种病毒另有传染源头?这些问题都仍然需要严肃的研究和回答。
2
这场疾病将如何发展?衡量一种传染病的影响,一个粗糙的思路是考虑两个维度——毒力和传播力。前者衡量的是如果一个人患上该传染病,症状的严重程度;后者衡量的是一个人有多大概率会得上这种疾病。新冠病毒肺炎的毒力目前有一些粗糙的估计。在最初患病住院的40多人当中,病死率高达15%,重症监护的比例超过30%,都已经超过了SARS的水平(Huang C et al Lancet 2020)。但是如果综合考虑更多症状轻微的患者的话,综合病死率目前在3%左右(大家可以利用随时更新的数据自己计算),远低于SARS的10%和MERS的35%。而且考虑到大多数患者症状轻微,甚至从未就医或接受病毒检测,所以可能3%的病死率还是大大高估之下的数字。而关于这种病毒的传播力,有一个相对简便的定量指标,叫“基本传染数”(R0)——代表在没有外力干预的条件下,一个感染者平均而言能够传染给几个人。可想而知,R0越大,就意味着传播力越强。如果R0小于1,则意味着这个疾病会慢慢自我消亡。作为对比,这里列举几个人类历史上重要的传染病的传播力数据——麻疹(12-18)、天花(3.5-7) 、流感(2-4) 、SARS(2-5)。关于新冠病毒肺炎,目前没有比较好的估算数字。一方面是因为疾病最初的发病数字很可能不太准确,另一方面也是因为确诊人数在快速的变动当中。实际上在很多疾病的案例里,只有事后统计才能获得比较精准的R0。世界卫生组织在1月23日给出过一个粗糙的估计——1.4-2.5之间。也就是说,它的传播力远不如SARS ③。但同时,也有一些研究认为,新冠病毒的传播力要比这个更强,甚至还有模型计算认为它的R0会在4左右(Read JM et al medRxiv 2020),甚至是5左右(Zhao S et al bioRxiv2020)。在这个数据质量都比较粗糙的时候,我个人更倾向于接受世界卫生组织的预测。当然我们必须要注意一个事实:R0数值的微小区别,都会导致疾病感染人数几倍甚至是几十倍的变化。所以对R0的估计,需要非常谨慎和全面才行。而这个数据,也是传染病防控需要掌握的核心信息之一。这方面,我们仍然需要来自一线科学家和医生更多的数据。而这方面相关数据的调查进展,似乎也还公开地不够及时。(注:关于很多人提到新冠病毒感染总人数似乎可能会很快超过SARS时期的问题。我要强调一下,感染总人数和该病毒的传播力并不是对等的两个概念。这里头的原因也好理解:如果早期防控不利,导致初始感染者的基数较大,那么即便R0更低,也可能产生更多的感染人数。)因此,在这里我只能给出一个比较粗糙和谨慎的猜测:新冠病毒的毒力远不如SARS(但要显著地强于流感),传播力也应该不如SARS。因此,对于这场突发传染病的解决,我保持高度乐观。
中国科学家的表现如何?简单来说,中国科学家在这场战斗中表现极其优异;当然,也不是没有可以商榷和改进的地方。我们先说好的地方:2019年12月初,第一个病人因发烧和咳嗽就诊。在此后一个月的时间内,陆续有40多位类似症状的患者就诊。12月底,武汉市卫健委发布“不明原因肺炎”的警告。在一个月的时间里,科学家和医生们能够发现一种全新类型的呼吸道传染病的出现,这已经是非常了不起的速度。要知道,冬季本来就是流感和其他呼吸道疾病高发的时间,武汉市内每天因为呼吸道症状就诊的患者可能多达数千人,从中准确的发现一种与众不同的疾病这本身就已经是很了不起的工作了。接下来,中国科学家的效率就更高了。在此之后,2020年1月7日,科学家们就已经确认新冠病毒是这次不明原因肺炎的病原体⑩;1月10日,完成了病毒基因组序列的检测(Wu F etal BioRxiv 2020);1月24日,严格证明了病毒的人传人能力(Chan JFWet al Lancet 2020)。这些工作为政府采取强有力措施防控疾病提供了科学指导。我们刚刚提到的中国科学家关于筛选药物和制备疫苗的努力,也确实是非常有价值的工作。从2003年面对SARS的混乱,到如今面对新冠病毒的快速和精准的反应,中国科学和中国科学家的进步是我们共同的骄傲。但是我也仍然觉得有一些问题值得讨论,甚至是批评:比如说,我们看到的大部分研究成果都发表于国际知名的学术期刊,比如《新英格兰医学杂志》《柳叶刀》等。这固然是对这些研究质量的高度认可,但是考虑到传染病防控工作的紧迫性,是不是真的有必要把发表论文当成重中之重的工作来完成?发表论文的过程,从写稿、审稿、修改到发布,是否会耽搁信息的共享?甚至我注意到,一部分论文需要付费订阅才能获取,这意味着中国其他科学家和疾病防控部门也不能自由获取这些研究成果,展开下一步工作。面对凶险和急迫的防疫工作,中国科学家有没有更快速、合理、广泛的渠道公开自己的研究成果?我当然也注意到不少中国科学家选择了bioRxiv等免费和公开的平台上传自己的研究论文,这一点无疑是值得赞许的。其实说到底,科学研究的最高境界,不就是把成果写在人类世界当中,写在祖国的大地上吗?再比如说,我也注意到,在中国科学界内部,不少“跟风”“蹭热点”式的论文扎堆出现。比如在病毒基因序列公布之后,数篇论文就迅速发表出来。它们的共同点是利用病毒序列进行了简单的生物信息学分析,就做出了各种大胆的“猜测”,比如新冠病毒可能与SARS高度接近、可能寄生于蝙蝠体内,中间宿主可能是蛇、水貂等(Xu X et al, Science China Life Sciences 2020;Guo Q et al bioRxiv 2020;Ji W et al J Med Virol 2020)。这些猜测单就学术发表而言并无不妥,但很明显缺乏严格的数据支持。我们当然要保障科学家的探索自由和发表自由,但是在防疫工作开始的初期,信息极度混乱和缺乏,任何可能的误导,都是我们需要避免的。还有,虽然在确认病原体的工作中中国科学家的速度惊人,但是至今公布的病毒基因序列信息仍然较为有限(26组数据)。对于揭示病毒爆发的早期轨迹、分析病毒在人群中的进化趋势,是远远不够的。这方面的研究和数据共享仍然需要加强。而且我们还得注意,在研究工作纷纷开展的时候,各个研究机构和研究组能不能做到信息和研究成果的有效共享,会不会以邻为壑独占数据,也都是我们需要提前警惕的问题。