猴痘病毒的传播途径

症状轻或致猴痘疫情被低估，病毒隐秘人际传播可能已超五年

世界上猴痘病例的数量仍在以惊人的速度增长。截至5月31日，据世界卫生组织统计，全球已有约30个国家报告猴痘确诊病例，累计确诊病例558例，疑似病例52例。5月30日新增确诊病例100余例，为一个月来单日最高。当地时间5月30日，尼日利亚报告一例猴痘死亡病例，这是此轮猴痘疫情中报告的首例死亡病例。
根据世卫组织的声明，许多感染者报告的症状“相对较轻”，甚至难以检测，这可能导致对当前猴痘疫情的低估，从而阻碍遏制疫情的努力。
与此同时，科学家们通过对猴痘病毒的基因组进行测序，在病毒的进化树上进行定位，并分析变异，继续追踪猴痘病毒的传播路径。病毒不寻常的突变率是科学家们讨论的焦点。与2017-2018年在英国等地发现的最密切相关的病毒样本相比，引起此次疫情的猴痘病毒有47个单核苷酸多样性位点(SNPs)发生了变化。考虑到天花病毒平均每年1-2个核苷酸的变异率，猴痘病毒已经出现了“超级突变”。
目前，大多数科学家认为这样的超突变是由宿主体内APOBEC3蛋白酶(一种病毒防御机制)的编辑引起的。当地时间5月30日，英国爱丁堡大学进化生物学家AndrewRambaut在www.virological.com网站上发表了其团队的最新研究成果。通过比较2017-2022年猴痘病毒与2017年之前的变异，研究人员得出结论，这一轮病毒的基因变异更有可能发生在人体而不是非人动物宿主身上。此外，研究人员还推测，猴痘病毒至少从2017年开始在人群中持续传播。
传播途径尚不明，症状较轻或流行规模被低估
猴痘是由猴痘病毒(MPXV)引起的人畜共患疾病，被认为是自天花被根除以来人类最重要的正痘病毒传染病。猴痘病毒可以通过患病的身体、体液、呼吸道飞沫和污染物在人与人之间传播。一般认为，人际传播需要长期的密切接触。猴痘死亡率约为1%-10%，儿童死亡率最高。本次疫情爆发前，猴痘病例主要分布在非洲中西部的热带雨林中，非洲以外的病例被认为与非洲旅行有关。
鉴于病例激增，世卫组织在上周日发表的一份声明中表示，“考虑到这是首次在广泛而不同的地理区域同时报告猴痘病例和聚集性病例，全球层面的总体公共卫生风险评估为中等水平。目前，该病毒对公众的风险似乎很低，但它可能不会一直这样。”
声明说，“如果猴痘病毒利用这一机会确立自己作为人类病原体的地位，并传播到幼儿和免疫功能低下者等高疾病风险群体，公共卫生风险可能会变得非常高。”声明还指出，自从停止接种天花疫苗以来，全球人口中越来越多的人容易受到猴痘病毒感染。
当被问及这次猴痘疫情是否会发展成疫情时，世卫组织卫生应急项目中猴痘的技术主管Rosamund Lewis说，“我们还不知道，但我们目前认为不会。”但她补充说，“事实上，我们不知道是否存在猴痘的无症状传播。”
世界卫生组织首席猴痘专家也承认，关于此轮猴痘疫情仍有许多未知因素，包括病毒究竟是如何传播的，以及几十年前大规模天花免疫接种的暂停是否可能以某种方式加速了其传播。
根据现有资料，大多数已知的猴痘病例主要发生在男男性行为者中。有分析认为，5月在比利时和西班牙举行的两场锐舞派对中的大规模性行为是此轮猴痘传播的主要原因。研究人员不排除这两起事件中出现猴痘病毒“超级传播者”的可能性。
Lewis表示，目前尚不清楚猴痘是通过性行为传播，还是仅通过性行为之间的密切接触传播。“这种病毒是否采用了新的传播方式不得而知，但可以肯定的是，它继续使用其众所周知的传播方式，即密切的身体接触。”
根据世卫组织的声明，许多感染者报告的症状目前“相对较轻”。主要表现包括淋巴结肿大。病变主要出现在口腔、生殖器或肛门周围，有时几乎很难看到。没有更严重的疾病可能意味着一些受影响的人不会寻求医疗护理，这可能导致低估疫情的规模，阻碍遏制疫情的努力。刘易斯说，“这些病变可能会持续两到四周。人们可能看不到它们，但它们可能仍然具有传染性。”
世卫组织卫生应急项目新发疾病和人畜共患病部门负责人Maria Van Kerkhove表示，尽管世卫组织要求各国在追踪接触者时寻找失踪病例，但大部分报告的病例都是活跃的，这意味着他们目前都有症状。
世界卫生组织还警告说，当感染者去医院就医时，不熟悉猴痘的卫生工作者可能无法识别他们看到的东西。报告称，“由于皮疹的病因很多，而且在此次疫情中，猴痘的临床表现可能更不典型，因此仅根据临床表现区分猴痘可能具有挑战性。”
从疫情的规模来看，世卫组织表示，病毒的传播范围可能比目前认识到的要大。声明说，“许多散发病例的突然出现和广泛的地理范围表明广泛的人际传播已经开始，病毒可能已经传播了数周或更长时间而没有被发现。”
该机构建议，各国应重点向目前风险最高的人群传播关于猴痘的准确信息，并防止在他们之间进一步传播。世卫组织还表示，各国应该努力保护一线工作人员，称如果医务人员不使用适当的防护设备，他们就有感染病毒的风险。
Apobec3宿主酶的编辑机制或驱动病毒短期进化
当地时间5月30日，英国爱丁堡大学进化生物学家AndrewRambaut在www.virological.com网站上发表了《apo bec 3蛋白酶编辑驱动猴痘病毒短期进化的初步观察》一文。文章将2022年猴痘病毒暴发中观察到的大量特异性突变归因于APOBEC3宿主酶的作用机制，并解释了该病毒在该机制作用下的变异特征。
研究人员将葡萄牙、比利时、美国、澳大利亚和德国的研究团队获得的2022年猴痘病例的基因组与2017-2019年新加坡、以色列、尼日利亚和英国确诊病例样本的病毒基因组进行了比较，发现它们位于一个分支，但存在47个共享单核苷酸位点(SNPs)差异。
“与之前对天花病毒的估计相比，每年每个位点约有9× 10-6 (95%置信区间为7.8× 10-6-10.2× 10-6)个取代，基因组中有近20万个核苷酸，每年变化约1-2个核苷酸。在3-4年内更换47台是一个出乎意料的大数字。猴痘病毒被认为是一种人畜共患病毒，在人与人之间传播有限。这个进化树的长枝可能是病毒适应人类的证据。”兰博特说。
在这47个单核苷酸多样性位点中，有42个是特定类型，即TC→TT或GA→AA二核苷酸改变。这种高度优选的突变是脱氨酶APOBEC3蛋白酶编辑功能的特征。APOBEC3蛋白酶存在于人类和一些哺乳动物体内，能起到防御病毒的作用。主要抗病毒机制是在病毒单链DNA复制过程中，能使胞嘧啶碱基脱氨，变成尿嘧啶碱基。当另一条链被合成时，尿嘧啶碱基与腺嘌呤碱基配对，导致G→对病毒致命的高度突变。
鉴于天花病毒的进化速度估计值，研究人员表示，这可能表明42 G→A和C→T的变化是病毒复制过程中宿主抗病毒防御导致脱氨基的结果。
研究人员拥有的猴痘病毒基因组测序样本包括存档样本和来自非人动物的感染样本。通过比较样本，研究人员确定了三种不同的进化树分支。2022年的人类猴痘病毒属于西非分支的一部分。在这个分支中，最古老的基因组来自1971年的尼日利亚，其余来自2017年以来的采样。这些近期基因组的系统进化树分析也显示了GA→AA和TC→TT突变的趋势，这表明APOBEC3蛋白酶编辑是在这组猴痘病毒中观察到的单核苷酸遗传变异的主要来源。

图1:2017-2022年人类猴痘感染者样本的猴痘基因组进化树，以及1971年尼日利亚外集落序列。每个分支上的SNP用圆圈表示。圆圈的颜色由APOBEC3编辑的TC→TT(蓝色)和GA→AA(橙色)着色，无论是非靶C→T还是G→a突变(蓝绿色)，还是其他SNP类型(灰色)。

在这篇文章中，研究人员重点回答了三个关键问题。首先，在它出现在人类有限的传播链之前，这种假设的APOBEC3编辑是否发生在非人类的动物宿主身上？
研究表明，在啮齿类动物中发现的单一APOBEC3蛋白酶表现出对5'TYC的偏好。例如，人APOBEC3蛋白酶将在CCT中优先突变CCC >: C，而小鼠APOBEC3蛋白酶在ty中优先突变Tyc >: C。然而，Lambotte等人发现猴痘病毒进化树中的142个APOBEC3置换假说中，只有46个存在这种情况。
论文进一步指出，如果基因进化树显示APOBEC3蛋白酶编辑是人类的特征，而不是非人动物的特征，那么预计在2017年疫情爆发前不会有其存在的证据。为了验证这一点，研究人员选择了1970年利比里亚外生病毒的一个遥远分支样本，将其与2017年的猴痘病毒基因组进行了比较，发现了28个突变。这个分支中的突变没有显示出如此强的偏差信号，28个单核苷酸多样性位点中只有10个符合APOBEC3编辑的特征。因此，研究人员认为，研究人员在2017年后看到的病毒基因组的变异模式是其在人体内复制的暗示。这些变化发生在2017年至2018年，然后在2022年出现在病毒样本中，这意味着该病毒至少从2017年开始在人与人之间持续传播。符合APOBEC3特征的10个突变可能代表了2017年病例之前的一个额外的人际传播期。考虑到该分支中APOBEC3型突变比2017-2018年更少，这不太可能代表一个很长的时期。
其次，APOBEC3蛋白酶的编辑机制是否促进了人猴痘病毒的进化？
apo bec 3蛋白酶的正常功能是防御病毒。它可以诱导病毒全基因组任意位置的单核苷酸发生G→A，C→T突变，可能引起足够的有害变化使病毒失活。
在双链DNA病毒中，APOBEC3蛋白酶在病毒基因组复制和单链暴露时发挥作用。在病毒的重复复制过程中，任何一条链都可以被APOBEC3蛋白酶打开并脱氨基，导致正链上C→T和G→A的改变。因此，被APOBEC3蛋白酶广泛突变的病毒基因组很可能无法存活，也不会进一步扩散。但偶尔，由APOBEC3蛋白酶编辑的基因组仍可能存活并被传播。猴痘病毒在细胞质中的大量基因组复制可能意味着其大部分基因组不受APOBEC3编辑的影响。
此外，研究人员提出了一个假设，即目前观察到的APOBEC3的突变是自然选择淘汰了那些会让病毒付出巨大适应代价的突变和那些对病毒伤害最小的突变。
在这方面，他们考虑了2018年基因组蛋白质编码区的所有GA和TC二核苷酸位点，这些位点可能是APOBEC3编辑的目标，然后研究了这些位点突变的影响。在21，230个二核苷酸位点中，69.3%(14，707个)将有氨基酸取代，24.7% (5，253个)将产生同义氨基酸，6.0% (1，270个)将产生终止密码子。对于2022年的基因组，这些二核苷酸的40个突变中，60%(24个)会产生氨基酸置换，40%(16个)是同义突变(另外2个APOBEC3突变位于非编码区)。在期望值为0.247的二项分布下，研究者获得16个或更少同义突变的概率为P=0.024。这在一定程度上证明了研究者的假设。
最后，进化树的分支越长是否意味着病毒更适合人类？
研究人员认为APOBEC3能够提供的基因突变是严格有限的，因为自然选择能够在这些突变中发挥作用，APOBEC3编辑能够诱导的氨基酸变化也是有限的。只有13种不同的氨基酸取代是可能的，并且这种取代是不可逆的。这意味着病毒通过编辑APOBEC3获得有利突变的机会相对较小。
在大部分APOBEC3编辑的研究中发现，这种机制诱发的突变是聚集性的、频繁的。根据2022年对猴痘病毒基因组簇的观察，突变通常发生在整个基因组中，这可能在多个簇中显示APOBEC3编辑对病毒的有限影响，但这些突变不会完全独立发生。
最后，研究人员表示，虽然目前猴痘病毒在面对人类病毒防御机制时表现出了巨大的能力，但APOBEC3编辑的持续压力可能意味着对病毒造成中度伤害的突变可能会累积，这可能是由病毒遗传中的多样性瓶颈导致的基因漂移造成的。这些突变的方向性，加上其他突变过程，会不可逆地累积降低适应性的突变，降低这些突变的速度。事实上，在葡萄牙团队采样的8个基因组中观察到了额外的APOBEC3型突变，其中两个基因组共有两个，表明这些突变正在持续传播。
关于这项研究，葡萄牙国家卫生研究所的joo Paulo Gomes在北京时间5月31日晚间发表了一份评估，称目前我们对猴痘病毒的另一种宿主——啮齿动物的基因组多样性知之甚少，对该病毒对宿主的潜在限制也知之甚少。关于APOBEC3在啮齿动物和灵长类动物中的编辑机制研究还不够。因此，对变异株的另一种解释是，它们也可能是由不同啮齿动物携带的病毒的一次泄漏引起的。