四成美國野生白尾鹿中新冠? 人傳動物後的反向傳染風險

撰文:葉德豪
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本月23日在《美國國家科學院院刊》(PNAS)發布的報告顯示,2021年新冠疫情流行後在美國4個州採集的野生白尾鹿樣本中,有四成存在新冠病毒抗體,顯示這些白尾鹿曾遭感染,是本月來至少第三項以不同方法達至類似結果的研究,引來學界擔心「自然新冠病毒池」的出現將使分歧性的演化路向更容易發生,最終導致這些原本該是從人身上感染病毒的動物,將變異病毒反向傳人,讓近兩年來起伏難止的疫情更添變數。

如果大家還記得的話,早在去年底,歐洲就曾出現水貂農場的大規模新冠病毒感染,甚至出現變種病毒反向傳人的事件。最終,丹麥、西班牙、荷蘭等國一共集中屠殺了超過1,800萬隻水貂,並在農場附近實施嚴格封鎖政策以阻止傳播。

野生「病毒池」的危險

由於水貂養殖對毛皮成衣甚為重要,不少企業很快就開始為水貂開發新冠疫苗。到了本年10月,芬蘭開展了對全國所有水貂的疫苗接種,如果疫苗有效,這不僅能挽救水貂毛皮業,更能阻止水貂成為病毒池、未來再傳染人——畢竟水貂是唯一有明確記錄的新冠病毒傳人例子。

問題是,對於養殖場中的水貂,我們可以用上述各種手段去有效防治(特別是在這些動物不會像人一樣出現反封城和反疫苗抗爭的前設之下),然而,對於野生動物,我們卻沒有同樣有效的方法去阻止諸如美國的白尾鹿發展成病毒池,使新冠病毒長期在他們身上存在,出現變異,最終甚至回傳給人類,造成另一波的疫情。

根據世界動物衛生組織(OIE)截至10月31日的統計,全球總共錄得598宗新冠疫情在動物中爆生的事件,遍布歐、亞、美、非各州,尤以監測較密的歐美為多。當中的受害動物包括貓、狗、水貂、水獺、雪貂、獅子、老虎、美洲獅、雪豹、白尾鹿、漁貓、熊狸、南美浣熊、大猩猩等。

去年11月,原本外形可愛的水貂在丹麥被集體宰殺的慘況。(Getty Images)

由於這些案例主要都來自人類飼養的動物,因此上述有關美國野生白尾鹿的新冠病毒感染研究才特別受到關注。它們可算是全球最先評估新冠疫情在野生環境中的流行程度的研究,目前只能算是初步階段。未來尚有一系列的問題有待研究:病毒在鹿群中實際上有多流行?白尾鹿所感染的病毒屬於哪一些病毒株?鹿隻能否像蝙蝠一樣長期維持病毒在體內,會否散播高量的病毒?

而無論受感染的白尾鹿有沒有能力把病毒傳回人類,這些研究的結果的確讓人擔心,畢竟常人要與野生鹿隻發生可傳染新冠病毒的接觸其實並不容易。上述其中一項研究的作者Vivek Kapur就猜測,人類將受感染的食物留在野生環境中被鹿隻發現、直接污染野生環境(透過體液的排放等),皆是有可能造成人傳鹿的途徑,特別是在狩獵活動當中。

研究當中的鹿群已有較高比例的受感染率,我們不能排除同樣的情況會在其他野生哺乳類動物當中發生。但到底哪些動物才有可能被人類感染,最終成為新冠病毒池?

人工智能預測「高危」物種

本月17日,一篇在皇家學會(Royal Society)發表、由美國卡里生態系統研究所(Cary Institute of Ecosystem Studies)數位研究員撰寫的論文,就以一個方法論上甚為創新的方式,去嘗試為這個問題提供解答。

卡里的研究員從去年疫情之初就留意到ACE2受體是新冠病毒進入人類細胞的關口這個事實的研究潛力。ACE2在人體中用於調節血壓,在不同的脊椎動物當中都有,這就構成了新冠病毒進入非人類脊椎動物細胞造成感染的可能。研究員的目標就是希望知道擁有ACE2受體的不同物種對於新冠病毒的跨物種感染和傳播能力,從而推測哪些動物更有可能成為病毒池。

PNAS發布的白尾鹿研究:圖中可以不同年期樣本的新冠病毒抗體測試結果。(PNAS)

由於目前只有太約300多個物種的ACE2受體序列數據,不足以涵蓋研究的範圍。研究員就首先以已知的序列,以模型估算牠們的不同ACE2受體與新冠病毒外圍尖刺蛋白(spike protein)的連接強度,以估算牠們的跨物種感染和傳播能力。在研究過程中,研究團隊已成功預測水貂、白尾鹿、貓、狗、大猩猩等後來「中招」的案例,其對哺乳類動物的預測準確度達至72%左右。

研究員知道一個物種的ACE2受體與其演化歷史緊密相關,於是就整合了牠們的演化相關數據,透過在ACE2受體序列已知的物種當中經過人工智能機器學習訓練的系統,去分析其他ACE2受體序列未知的物種的演化數據,最終得到超過5,000種哺乳類動物的跨物種感染和傳播能力的結果,當中有540種被視為有可能成為新冠病毒池,包括全球有近兩億隻、用作畜力和產乳的水牛、貓、狗、一系列被活生生作買賣的獮猴類物種、蝙蝠、嚙齒目動物等。

研究員更特別提到不少「高危」嚙齒目類動物,如不少鼠類,皆是本來也屬「高危」的貓科動物的獵食對象,有可能加劇新冠病毒在這些動物之間的傳播。而被人類飼養的「高危」動物也有可能逃到野外而造成傳播風險。

研究當中的物種多樣性(species richness)分布。(a)包括最高10%跨物種感染和傳播能力的物種;(b)顯示以主要為人住或經人類改變的棲息地作過濾後的結果;(c)則是以高人類新冠感染案例地區作過濾的結果。(Royal Society)

防患於未然的起步點

面對如此繁多的「高危」物種,特別是那些接近人類生活的動物,要避免牠們成為新冠病毒池,形成未來回傳人類的風險,最重要的就是防止人類將新冠病毒傳播給牠們,例如在與動物常有接觸的行業(像獸醫、動物園管理、牲畜經手人等)實施嚴格的疫苗接種和個人防護裝備措施等。其次也需要長期做仔細的田野監測,以及類似卡里研究所般的模型研究,以尋得潛在的病毒池,防患於未然。

正如2003年SARS的教訓一般,很可能是來自蝙蝠的新冠病毒已是另一次跨物種傳播病毒對人類威脅可以有多大的一堂課。對於高風險物種的認定、監測和研究,不止能夠幫助我們防止這次大流行以另一種方式延續,更有可能預防下次大流行的發生。上述的各種研究和報告,就是學界對此立於當下、放眼未來的其中一個起步點。