基本簡介
博那病毒最早見於19世紀的德國,是一種在戰馬中流行的伴有神經精神症狀的腦膜腦炎,致死率較高,這種疾病首次在德國薩克森州博那鎮暴發,後以該鎮名字來命名。
博那病毒的地理學分布比較廣泛,在德國、瑞士、澳大利亞、美國、日本、伊朗、以色列、土耳其和英國均有報導。
博那病毒具有嚴格的嗜神經性,在感染細胞內呈低產量非溶細胞性複製。它所引起的博那病(Borna disease,BD)是一種以行為異常、腦實質和腦膜的炎性細胞浸潤以及疾病特異性的抗原在邊緣系統神經元中積聚為特徵的主要由免疫介導的神經綜合徵。
這種病毒傳染範圍包括人類在內的哺乳動物和鳥類,由於它僅通過神經細胞進行傳染,因此它被科學家們視為是一種奇特的病毒,它將在宿主體大腦中建立持續性感染,病毒將在感染的細胞核內發育。
博那病毒自然感染主要發生在馬和羊,但也有報導其自然感染在美洲駝、貓、猞猁、狐狸、駝鳥、野鳥和牛中發生。實驗中,博那病毒可感染從鳥類到非人靈長類的一個廣泛的動物種屬,因而推斷它可能感染包括人類在內的所有溫血動物。
科學研究
目前化石病毒“獵手”們的目光已經超越了人類基因組。他們正在利用蘊藏於線上資料庫日益豐富的哺乳動物基因組資料,追溯並充實過去數千萬年來病毒的進化史。牛津大學進化生物學家的阿里斯·卡特左拉凱斯和他的同事最近對哺乳動物體內的泡沫病毒(foamy viruses)化石進行了研究。泡沫病毒的感染對象是某些哺乳動物,包括猴子和猿類。靈長類動物身上的泡沫病毒對人類無害,但研究人員擔心它們可能會演變成成危險病毒。卡特左拉凱斯博士和他的同事在兩趾樹懶的DNA中發現了數百例泡沫病毒的副本。不久他們又發現了潛伏在三趾樹懶基因組裡的同樣病毒。在卡特左拉凱斯博士進行這項研究之前,還沒有科學家發現泡沫病毒會感染樹懶,或感染它們的近親如犰狳和食蟻獸。
樹懶和它們的近親大約在1億年前便與其他胎盤哺乳動物分道揚鑣,因此卡特左拉凱斯博士的發現告訴我們,泡沫病毒的歷史非常悠久。它們甚至在恐龍稱霸地球的時代已經感染了所有胎盤哺乳動物的共同祖先。
這些“化石”還提供了病毒進化的路線。卡特左拉凱斯博士和他的同事已經發現了某些化石病毒,它們將有助於揭示H.I.V.病毒的悠久歷史。
愛滋病毒的演變大約發生在一個世紀前,這是一種來自猩猩的猿免疫缺陷病毒的(simian immunodeficiency virus 簡稱S.I.V.)。許多猿與猴攜帶它們自己特徵的SIV病毒,目前尚沒有弄清這種病毒感染靈長類動物的時間已經有多久。
2008年,卡特左拉凱斯博士和他的同事在灰色狐猴的基因組裡發現了化石級的S.I.V.。這是生活在馬達加斯加的一種靈長類動物。去年5月,費紹特博士和他的同事們報告,他們在肥尾狐猴身上也發現了同樣的化石病毒。
以前科學家從未在狐猴身上發現S.I.V.病毒。狐猴大約在5000萬年前便與其他靈長類動物分道揚鑣。這種化石病毒缺少的一個基因卻在所有其他形式的S.I.V.和H.I.V.病毒中被發現。它也許就是該病毒的一個過渡形式,這有點類似於古生物學家發現的那種有羽毛卻無法展翅飛翔的恐龍。
化石病毒也研究人類進化過程指明了方向。科學家估計,人類基因組約8.3%的部分與逆轉錄病毒感染有關。為了作出客觀的評估,與在人類基因組所有20,000個蛋白質編碼中被發現的類似DNA相比,這個數字是它的7倍。
不過根據卡特左拉凱斯博士的研究,這個數字或許太低。他表示:“病毒可衡量的多樣性可能會上升,而真正的多樣化可能會更高。”
因為,一方面有些病毒可能隱藏得太深而科學家們無法發現。在人類基因組中發現博爾納病毒就是另一個理由,我們可以以此懷疑人類身上實際攜帶的病毒是否比我們知道的還要多。再者,除了博爾納病毒之外,至今為止所有被發現的化石病毒均屬於逆轉錄酶病毒。
與逆轉錄酶病毒有所不同的是,博爾納病毒不會自己進入到宿主的基因組。相反,它們會居住在細胞核內,也就是保存我們DNA的地方。他們在那裡操縱細胞的蛋白質,複製自己新的副本。
研究發現
博爾納病毒並不是潛伏在我們基因組中的唯一病毒。科學家已經發現,人類DNA中大約有10萬個要素可能來自病毒。雖然以前從未在人類基因組發現過博爾納病,不過它的發現還是讓人聯想到,可能有許多更多的病毒等待我們去發現。
尋找這些病毒的科學家把自己想像成是在搜尋化石的古生物學家。正如動物會被掩埋進岩石,這些病毒也會遺留在其宿主的基因組裡。隨著它們宿主的不斷進化,病毒‘化石’也會被有效地凍結在流逝的歲月里。
“我們確實可以把這些‘化石’從基因組裡挖掘出來,然後還原它們的本來面目,”位於阿靈頓德克薩斯州大學的基因組生物學家塞德里克·費斯科特這樣表示。“這就好像讓一個原始人復活,然後要求他直立行走。”
2001年當科學家們在為人類基因組測序的時候,他們注意到許多片段與逆轉錄病毒(譯者註:一種可以改變細胞基因組成的病毒)基因有驚人的相似,這種病毒與愛滋病病毒類屬於同一類型。
逆轉錄病毒攜帶了自己的遺傳物質,並且是以單鏈DNA的形式,被稱為RNA。為了產生新的病毒,它們會製造出與自己基因相同的DNA,然後進入宿主的細胞基因組中。接著細胞會把逆轉錄病毒基因當作自己的同類而不斷複製。
科學家推測,時不時會有一種逆轉錄病毒進入宿主細胞體內,但不會每次都把細胞轉變成一個病毒加工廠。然而,如果被困的病毒碰巧進入了精子或卵子細胞,其DNA就可能被傳遞給宿主的後裔。在代代相傳的過程中,病毒的DNA會發生變異,其產生正常病毒的能力也會消失。也許在一段時間裡,它能夠製造新的病毒,讓相同的細胞再次感染,不過只要假以時日,該病毒的功能就會消失。
近年來,科學家已經找到了若干證據來證實這種推測。例如,考拉逆轉錄酶病毒(Koala retroviruses)似乎就在這樣的轉變途中。這種病毒會從一個考拉傳染給另一個考拉。不過在某些考拉群中,這種病毒的DNA已經永久地存放在它們的基因組裡。
法國古斯塔夫洛塞研究所(Gustave Roussy Institute)的亨利·海德曼博士和他的同事們對化石病毒的假設進行了大膽的測試:他們試圖讓死亡的逆轉錄病毒‘起死回生’。首先他們在人類基因組內確定若干段與病毒類似的DNA鏈。每一段都有它自己的突變特徵,這是病毒在入侵我們祖先之後形成的。
通過比較這些片段,海德曼博士和他的同事們找到了病毒基因的原始序列。接著,他們取出DNA鏈中的病毒基因進行人工合成,然後把細胞遺傳物質注射進細胞,結果這些細胞產生了新的病毒。
“這是一次神奇的實驗,”塔夫茨大學的化石病毒專家約翰·考芬評價道。
病毒危害
博爾納病病毒(Borna Disease Virus,BDV),這是一種嗜神經病毒,俄羅斯醫學科學院病毒學研究所的專家普羅庫金娜認為,這種偶見於馬和羊等動物體內的病毒可能與某些人類精神活動障礙疾病有關。
據俄《21世紀化學與生活》雜誌日前報導,在自然條件下,博爾納病毒能夠通過馬和綿羊的鼻腔神經末梢進入其體內,並在神經細胞間傳播,最終使馬和綿羊罹患腦病或癱瘓。但是俄羅斯和美國的科研人員近年來先後在部分精神活動障礙患者的血清及其大腦中發現了博爾納病毒。
據病毒學專家普羅庫金娜介紹,在實驗中科研人員分別使健康的老鼠、獼猴染上了博爾納病毒。結果,老鼠逐漸出現了學習能力低下,在迷宮實驗中找不到迷宮出口,忘記食槽的固定位置等現象。被病毒感染的獼猴則會逐漸失去方向感,行為失常,常觸犯獼猴間的各種規範。有時,這些“有問題”的獼猴還會怪異地眯起眼睛和用爪子戳耳朵。專家說,這些動作說明獼猴時常陷入幻視、幻聽之中。
普羅庫金娜指出,科研人員目前尚不清楚博爾納病毒在人類精神活動障礙疾病的發生、發展過程中的具體作用。但是,如果能夠證實博爾納病毒確與某些人類精神活動障礙疾病有關,那么科研人員將在治療上述疾病時嘗試使用抗病毒藥物,以提高傳統療法的療效。