如何控制慢性消耗性疾病

一种类似于疯牛病的朊病毒疾病正在北美鹿和麋鹿种群中迅速蔓延。一位兽医微生物学家讨论了控制这种疾病的方案。
Chronic wasting disease in deer
慢性消耗性疾病,已感染鹿、驼鹿和麋鹿,是由错误折叠的蛋白质引起的。Knowable Magazine

本文最初发表在 Knowable Magazine 上。

一种致命的、无法治愈的、类似于疯牛病的疾病正在北美各地的鹿种群中蔓延,并开始扩散到全球。慢性消耗性疾病——CWD——于1967年首次在科罗拉多州一个圈养的骡鹿种群中发现,现已在圈养和野生的骡鹿、白尾鹿、麋鹿、驼鹿和驯鹿中发现。它已在32个州被发现,并已跨越国界进入加拿大韩国挪威等国家。

这种疾病——由一种被称为朊病毒的异常蛋白质引起——尚未被证明会感染人类,尽管仍存在担忧。但即使这种情况从未发生,CWD也可能导致大量鹿死亡,并可能导致某些种群灭绝。野生动物管理机构可能因此会出台更严格的狩猎规定,而对受污染肉类的担忧可能会吓跑潜在的猎人,从而影响美国约230亿美元的鹿狩猎产业。

自CWD出现以来,科学家们一直在努力了解这种疾病以及如何将其控制住。多年来,出现了三种潜在的缓解策略,但每一种都面临着重大挑战。尼古拉斯·哈利(Nicholas Haley)是亚利桑那州中西部大学的兽医微生物学家,他共同撰写了2015年《动物生物科学年度回顾》中关于慢性消耗性疾病的概述,并一直在致力于解决这个问题。*Knowable Magazine*采访了哈利,讨论了相关方案以及我们是否能够控制这种疾病。

本次对话为长度和清晰度进行了编辑。

什么是朊病毒病?

CWD不是由细菌或病毒引起的,而是由我们细胞中自然存在的蛋白质扭曲变形引起的。

库尔特·冯内古特的科幻小说《猫的摇篮》描述了一种新形式的冰——冰九——的发现,即使在室温下也是固态的。在书中,当冰九接触到水时,它会迫使所有其他水以同样的方式结晶,直到地球上所有的水都冻结。这有点像身体里发生的事情。动物接触到朊病毒,通常是通过摄入,在身体的任何地方,朊病毒遇到自身正常形式时,异常蛋白质会说服正常蛋白质采取这种错误折叠的形状

这在中枢神经系统中尤其危险,因为这些蛋白质会积累形成斑块,杀死细胞。最终,足够多的细胞死亡会导致神经系统疾病。动物开始表现出奇怪的行为,并最终死亡。

与此同时,患病的动物可以通过唾液、尿液或粪便等方式将朊病毒传播给其他动物。朊病毒非常坚韧,可以在植物上或土壤中存留很长时间,直到另一只动物前来食用。

像慢性消耗性疾病这样的朊病毒疾病,当一个错误折叠的蛋白质帮助其他蛋白质也发生错误折叠时,就会传播。过程如下:**A:**一个错误折叠的朊病毒蛋白副本(绿色方块)进入细胞或组织;**B:**同一蛋白质的一个正常折叠的副本(蓝色圆圈)遇到错误折叠的那个;**C:**错误折叠的蛋白质导致正常的蛋白质也错误折叠,导致这种蛋白质积累;**D:**有害的蛋白质会诱导更多的蛋白质改变形状;**E:**错误折叠的蛋白质可以脱落,并继续感染其他组织和其他动物。图片来源:Knowable Magazine

我们能否在患病动物传播疾病之前将它们全部杀死?

不幸的是,这只有在足够早的时候进行才能真正起作用。这就像一场野火——你越早扑灭它,就越有可能阻止它蔓延。但如果你让CWD肆虐一段时间,那么扑杀可能就无效了。

例如,纽约州在2005年首次发现五六只CWD阳性鹿后,在奥尼达县进行了一次大规模的扑杀行动。这似乎起到了作用,该州至今仍对动物进行疾病检测,以期尽早发现疫情。

但是,当野生动物管理者在科罗拉多州尝试局部扑杀时,似乎并未对CWD的长期状况产生影响,可能是因为这种传染性蛋白质在该地区存在了太长时间,以至于已经“渗透”到环境中。这种蛋白质非常稳定,可以在土壤中存在数年。或者,新的患病鹿可能从附近的种群迁入了现在空出的区域。鹿在疾病晚期之前都没有症状,但它们很可能在此之前一段时间就在环境中传播朊病毒。

那么,如果扑杀只在早期有效,是否有其他策略可以在CWD已经“根深蒂固”的地方提供帮助?

我的工作主要集中在培育CWD抗性动物——不是治疗疾病,而是试图寻找不容易生病的动物。我们与一个用于狩猎的鹿场合作。他们有几个地产,大约有600到800只鹿,CWD在那里已经很普遍。我们最早在2014年在那里发现了CWD,几年之内,其中一个地产的鹿有60%到70%的几率感染CWD。

我们还对动物进行了基因检测。我们发现,大约80%到90%的鹿拥有一种特殊的基因变异,即朊病毒蛋白的一个等位基因,这种等位基因似乎对感染非常敏感。但这是鹿的五种可能等位基因中的一种。而且似乎有些等位基因比其他等位基因更能抵抗CWD。

为什么?

这就像一把锁和一把钥匙。传染性的CWD朊病毒是那个非常常见的锁的一把很好的钥匙,但对于不同的等位基因,锁会发生微妙的变化,钥匙就没那么好用了。我们还在努力了解这一切是如何相互作用的。

随着时间的推移,我们开始专注于两种不同的“良好”等位基因。我认为我们的最终目标是利用人工授精和其他育种实践,直到我们拥有只有良好等位基因的动物种群,从而淘汰掉那个我们知道非常糟糕的等位基因。

拥有只有良好等位基因的动物能阻止疾病传播吗?

这可以使其变得可控。拥有这些良好基因变异的动物感染CWD的可能性大大降低,但它们可能并非完全免疫。我们已经将更多拥有良好变异的动物放养到农场,并且可以看到,到它们被捕猎时,感染的动物似乎更少了——在一个我们引入了大量经选择育种的鹿的地产,在过去两到三年里,我们没有发现任何阳性病例。

因此,选择性育种可能像新冠疫苗一样起作用:仍然有可能发生突破性感染,但它在减缓疾病传播和最小化传播方面产生了巨大影响。到那时,可能有一些管理工具可以将其控制在几乎为零的水平。例如,如果这些高度抵抗的动物需要五年才能生病,但它们都在三岁时被捕猎,那么最终我们将不会有任何CWD。

慢性消耗性疾病曾仅限于科罗拉多州和怀俄明州的少数几个县,现已蔓延到32个州和加拿大的几个省份,在那里它影响着野生和养殖的鹿种群。图片来源:Knowable Magazine

选择性育种是否也能适用于野生动物,而不仅仅是圈养动物?

这是一个很好的问题。这种选择在野生动物中是自然发生的——自然选择最终会偏爱抗性动物——但速度要慢得多。我可以看到在受控的情况下释放圈养繁殖的动物,例如在CWD已彻底摧毁当地种群的地方。但仅仅将一两只公鹿放到野外——它们的基因很快就会被稀释。

而且,虽然有在农场繁殖动物并将其释放到野外的先例,但许多野生动物专业人士对此强烈反对。他们希望保持野生种群的野生性。引入农场鹿在某种程度上会“污染”它。而且这是不可逆转的。我理解这种观点。许多野生动物爱好者将更多希望寄托在疫苗研究上。

我知道我们有针对病毒的疫苗,但能否研制出针对蛋白质的疫苗?

我们已经有了。例如,新冠疫苗是专门针对新冠病毒的刺突蛋白,而不是整个病毒。朊病毒也只是蛋白质。因此,疫苗在理论上是可行的,它可以产生能够结合朊病毒蛋白的抗体,帮助身体识别和清除它。

但慢性消耗性疾病的问题在于,与新冠不同的是,我们体内已经自然存在该问题蛋白质的健康版本。试图开发一种能够靶向蛋白质不健康版本而不攻击健康细胞的疫苗,这就是挑战所在。

疾病在体内的运作方式也可能使疫苗的研制更加困难。怀俄明州的研究人员进行了一些疫苗试验,发现当麋鹿接种一种特定的实验性疫苗时,它们反而更快地生病了

我们认为可能发生的情况是这样的:白细胞会自然地杀死入侵者,并将残骸带到淋巴结,以告知身体它们看到了什么,并激活防御。接种疫苗可以加速这个过程,使白细胞更有效地检测和拾取入侵者。

但问题是,在这种情况下,白细胞在拾取朊病毒后无法将其摧毁。它仍然具有传染性。因此,它们只是更快地将朊病毒带到了可以传播的地方,就像蚂蚁将毒药带回巢穴并传播给其他蚂蚁一样。

这并不是说疫苗不可能起作用,也有团队在研究这个问题。我想保持乐观。我只是对此有些保留。

而且,即使我们研制出有效的疫苗,我们还需要找到一种好的分发方式。对野生动物进行注射是不切实际的。在美国东部使用过一种带诱饵的狂犬病疫苗,可以从飞机上投掷。理论上,类似的方法可能适用于CWD。但我们需要克服很多障碍。

那么,总的来说,您认为在管理和控制CWD方面的前景如何?

这很大程度上取决于人们的反应。不幸的是,各州的反应不一。有些州非常认真对待,但有些州试图掩盖问题。我预计,在我们有生之年,它将遍布美国所有州,夏威夷除外。

然后呢?您认为它会最终消失吗?还是我们只能与之共存?

我认为它会像新冠一样。它永远不会消失。也许100年后它就不那么严重了,但它仍然会存在。

并且希望它永远不会传播到人类身上?

是的,嗯,更用力地祈祷吧。

本文最初发表于 Knowable Magazine,这是一个独立的、来自《年鉴评论》的新闻报道。注册 时事通讯

 

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