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追緝害死海地八千人的兇手

立報/本報訊 2013.11.18 00:00
PanSci泛科學網

作者:陳俊堯

霍亂聽起來像是個有歷史的、早已離我們遠去的古老疾病。但是事實上直到今年,霍亂弧菌(Vibrio cholerae)還是可以每年奪走10到12萬人的性命,繼續讓3百萬到5百萬人受到感染。這個星球上曾經出現過7次霍亂大流行,而這些有案底的霍亂弧菌卻只來自這個菌種裡的一個小分支,前6次的病原都屬於O1(是歐萬而不是零壹)血清型,第7次則是源自O1的O139血清型。我們的自然環境裡其實住著不少無害的霍亂弧菌,不過因為它們都沒有繼承到能傷人的神力(毒力因子),而還只是自在地待在湖水土壤裡過著平凡的日子。

2010年10月,海地爆發有史以來第一次霍亂大流行,在接下來兩年間造成超過60萬人感染。根據統計到2013年8月統計的數據,這次的霍亂已經奪走8,231人的生命。這場大流行估計讓海地全國超過6%的人口受到感染,還向外波及鄰國多明尼加和古巴。當這種大流行發生後,當務之急當然是先搶救受到感染的人,但同樣重要的是要趕快找出病原菌的來源並且阻止它繼續散布。美國的疾病管制中心在2010年11月的一份報告裡指出這次的病原屬於O1/Ogawa血清型的El Tor生物型,是個能造成全球大流行的極度危險的傢伙。可是海地過去從來沒發生過霍亂,這病原菌是打哪來的?

亞洲這些年來霍亂不斷,像是孟加拉年年都在和霍亂搏鬥,尼泊爾也有疫情。這個闖入海地的死神,難道帶有亞洲的血統?這種事,當然不能亂說,在要指控別人之前得要有充份的證據才行。專家們早就懷疑這次的霍亂是來自亞洲。為什麼呢?首先是現場來的線索。根據這份2011年的報導,海地首先出現霍亂的村莊正好在聯合國尼泊爾部隊營地的下游不遠處,而且在剛開始發病的那幾天,居民還看到部隊化糞池排出帶惡臭的污水。這些觀察讓尼泊爾部隊成為可疑的霍亂來源。不過可疑歸可疑,要怎麼證明在海地看到的細菌是不是亞洲細菌的後代?

藉由現在DNA科技的進步,科學家的確可以提出證據來回答這個問題。子孫經由遺傳得到親代的DNA,而且會是完美(至少接近完美)的複製品。細菌是用二分法複製的,DNA更應該是一模一樣。如此一來,只要找個方法來檢查海地霍亂弧菌的序列跟全球哪個地方的細菌序列最像,答案就有個譜了。這就好像醫院會做的親子鑑定,把所有爸爸候選人的DNA排出來,誰跟小孩的DNA最像,就得準備面對接下來的狗仔和官司。不過親子鑑定和細菌鑑定用的DNA技術不太一樣,但都是以DNA序列像或不像來認祖歸宗就是了。

2011年8月,一篇由丹麥、美國及尼泊爾的研究人員在發表在mBio期刊上的研究報告提供了有力的證據。他們使用2010年在尼泊爾採集的24株霍亂弧菌菌株,加上3株來自海地的菌株及7株來自其它地區的菌株,利用兩種DNA分析方法進行比較。他們用的第一種方法是脈衝場凝膠電泳(pulsed field gel electrophoresis)片段組成分析。這個方法是先用限制酶在DNA上找特定序列把它切斷,再用切出來的DNA長短組成來判定細菌是否相似。這個技術大概就像讓一群人每人拿一張報紙,要他們在把報紙上只要看到「拼經濟」這個詞就剪掉,然後比較每個人報紙上洞的分佈狀況。如果有兩個人報紙的洞出現的位置一模一樣,那他們一定是拿到的就是同一天同一版的一模一樣的報紙。好了,說明完方法,那研究結果到底如何呢?他們發現尼泊爾收集到的菌株根據DNA片段組成可以被分成四群,其中一群和海地菌株是一樣的,另一群則是和海地菌株非常相近。

接著他們使用第二種方法,這是更複雜的全基因體序列比對(whole genome sequence typing)。這個方法是將這些細菌的DNA序列全部解碼讀出來,然後把不同菌株的序列拿來做比較。其它只看少數基因的方法可能出現瞎子摸象的問題,這個方法因為一次就比對了所有的序列,等於是把DNA上能看到的變異全部都拿出來研究了,所以是個解析度更高的方法。以這個方法得到的演化樹上,也可以清楚看到海地菌株和尼泊爾四群細菌中的一群是分不開的。

想要以序列分析來解開病菌來源的研究不只這一個。另一個主要來自美國的研究團隊也在New England Journal of Medicine期刊上發表了研究結果。他們拿1,588段基因(約40%的基因)的序列來進行霍亂弧菌的菌株比對,得到的結果也顯示海地菌株與尼泊爾菌株非常相近。一篇2011年9月發表在Nature期刊的研究做了全球各地霍亂弧菌全基因體序列比對,同樣發現跟海地菌株最像的親戚來自尼泊爾。有這些重量級研究來佐證,造成海地大流行的菌株,看來真的是在尼泊爾流竄的霍亂弧菌流亡海外後的成功子孫。聯合國難辭其咎。

這些研究證據讓海地政府可以和聯合國對抗了。2013年10月,海地政府正式控告聯合國並且求償。聯合國的和平部隊原本是來海地協助2010年大地震後的重建工作,但是卻讓病原菌進入海地民眾的飲用水源,造成後續的大流行。這是聯合國始料未及的後果,原本是要來幫助這個處於困境的國家,沒想到卻造成8千個家庭的天倫夢碎。

現在又有一篇最新研究出爐了。在這篇作者群人數可以組棒球隊的研究報告裡,研究人員在海地這次疫情持續的20個月裡收集到24株菌株的基因體序列,和資料庫裡108個菌株的基因體序列做比較。他們得出的結論除了用更多證據支持海地菌株來自尼泊爾之外,也發現海地和尼泊爾這群菌株是霍亂弧菌裡的異類。他們發現海地菌株從環境撿一段DNA進來用的能力遠比一般霍亂弧菌還要差很多,外來DNA很難成功進入這群細菌的細胞裡。為什麼要看這項特徵呢?當兩株細菌的基因序列相似時有兩種可能,一種是它們真的是近親所以相似,另一種可能則是A菌屍體裡的DNA被B菌撿來當做自己的來用。而這個實驗結果證明了海地霍亂弧菌菌株比一般霍亂弧菌更難經由水平基因傳遞(horizontal gene transfer)來得到基因,讓我們更相信海地和尼泊爾菌株間的相似是來自血緣上的相近。

到海地進行研究的法國流行病學專家Renaud Piarroux 在他發表在Emerging Infectious diseases期刊上的研究報告裡指出,從疫情判定當時從尼泊爾部隊的營區裡應該流出大量病菌,推測當時有數十人感染,可能是被高層壓下來處理,刻意隱匿疫情。不過從這次的事件可以知道就算是趁沒人看見時偷偷做的壞事,在現代的科學技術的幫忙下,真相還是可以被找出來的。做人還是誠實一點比較好。

圖片來源:CC by Utenriksdepartementet UD@flickr

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