美国研究:猴痘病毒在实验室气溶胶中具感染性可超90小时

2022年06月17日 23:43 次阅读 稿源:澎湃新闻 条评论

病毒能否通过气溶胶形式在空气中传播, 直接影响着其传染效力。6月16日新一期的国际顶级医学杂志《柳叶刀》上, 来自英国莱斯特大学的一支呼吸科团队报告指出, 不应排除猴痘病毒气溶胶传播的可能。

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而美国杜兰大学的研究者在一项早前的研究中即已证实, 猴痘病毒能够在实验室控制下的气溶胶悬浮液中存活超过90小时, 并显示出可能在空气环境中长时间保持传染性的能力。

截至6月17日, 全球猴痘病例达到了2166例, 疫情防控形势日益严峻。对猴痘病毒传播途径的研究和判断, 将对相关防控措施的实施起着至关重要的影响。

2013年2月, 美国杜兰大学灵长类研究中心(Tulane National Primate Research Center)的查德.罗伊(Chad.J.Roy)等研究者, 在美国国立医学研究院 (NIH) 网站上发表了一篇名为《猴痘病毒气溶胶悬浮液在旋转室中的易感性》的论文。这是迄今为止为数不多的研究猴痘病毒传播途径的文献资料中, 唯一一篇有关猴痘病毒气溶胶传播的文章。

在这项研究中, 研究者在一个三级生物柜中使用了一个10.7升的旋转室, 将猴痘病毒在旋转室内进行雾化, 随后在病毒老化的90小时内, 通过病毒空斑实验培养(Plaque assays,空斑是指病毒在已长成的单层细胞上形成的局限性病灶)和定量聚合酶链反应(qPCR)检测气溶胶中病毒的感染性和浓度。结果显示, 气溶胶中的猴痘病毒浓度在18—90小时之内保持稳定, 同时, 病毒有着在气溶胶中保持传染性超过90小时的可能。

“病毒气溶胶能够对公共卫生和传染动态产生重大影响。一旦雾化,病毒会受到各种应激因素的作用,其完整性和传染潜力会发生改变。”研究者说, “虽然气溶胶接触在痘病毒输入性疫情或自然发生的病例中很少被怀疑,但在蓄意释放痘病毒的情况下,气溶胶接触仍然是最可能的接触途径。”

此前的研究显示, 病毒能否通过气溶胶传播, 取决于可疑病原体在宿主呼吸系统中的沉积,以及病原体的完整性和传染潜力。例如,有假设认为天花病毒能够通过约100个传染性病毒颗粒而引发感染, 但实际天花病毒由1个传染性病毒颗粒即可以引起疾病, 只要病毒颗粒能够到达肺部的易感区域。

此外, 已有研究证实痘病毒科中的致病性病毒在环境中能够长时间保持传染性,其所需的感染浓度也相对较低,但研究者们对这些病毒在气溶胶中的长期稳定性却知之甚少。

在这项实验中, 杜兰大学的研究者使用了一个定制的10.7升旋转室, 其由一个长45.7厘米, 内径17.8厘米的铝圆筒构成, 舱室在水平轴上以0.8—1.0rpm(循转次数/每分钟)的速度旋转。实验所用的猴痘病毒毒株为弗吉尼亚州马纳萨斯培养的毒株(strain Zaire 79)。

在20psi(压力单位, 磅力/平方英寸)的压力下, 研究者将病毒悬浮液与过滤后的干燥压缩空气雾化进入舱内。对每份样本雾化5分钟, 老化2分钟, 随后封闭舱室, 进行10分钟的空气采样, 得到初始病毒雾化样本。接着, 他们使用相同剂量的病毒悬浮液进行第二次5分钟雾化, 接着进行2分钟至90小时的老化。以上步骤重复三次。在每次雾化之间,研究者用100升干燥过滤空气(10升/分钟,持续10分钟)冲洗舱室中的空气。空气冲洗后,取阴性对照样品2份。

在病毒老化过程中,舱室的温度保持在20°C—22°C稳定, 相对湿度达到97%,每小时下降约0.4%。在检测期间, 舱室的相对湿度均较高(60%—97%)。雾化一开始, 猴痘病毒气溶胶质量中值直径(MMAD, 颗粒物中小于某一空气动力直径的各种粒度颗粒的总质量,占全部颗粒物质质量的50%时,则称此直径为质量中值直径)为4.0µm(微米),老化18小时后为1.6µm(微米); 计数中值气动直径(CMAD)初期为1.3 μm(微米),老化18 小时后为1.0 μm(微米)。

随后, 研究者使用定量聚合酶链(qPCR)和空斑分析揭示了病毒气溶胶样本中可检测到的病毒基因组和感染性病毒浓度。病毒定量聚合酶链(qPCR)实验显示, 老化2分钟后,每升空气中病毒平均基因组浓度为1.2E+07±7.9E+06个基因组,老化90小时后, 每升空气中平均基因组浓度为2.6E+05±1.5E+05个基因组。病毒基因组浓度在老化的最初18小时内迅速下降了1 个对数,并在18至90小时之间稳定下来。病毒气溶胶样本的空斑实验分析则显示,感染性病毒浓度在最初18小时内,下降了两个对数, 随后的90小时内保持稳定。

通过每个病毒气溶胶样本的空斑形成量(PFU)与病毒基因组的比值, 研究者也计算出了与空斑形成量相关的病毒基因组的部分。这一比值在老化2分钟和30分钟之间没有显著差异。3小时后,比例下降了10倍。3小时、18小时、48小时和90小时与2分钟相比, 这一比值下降显著(P<0.05)。30分钟、3小时、18小时、48小时和90小时之间无显著差异。

而在旋转室中老化90小时后,研究者从气溶胶悬液中回收了感染病毒。这表明,猴痘病毒在气溶胶颗粒中的存活寿命超过了90小时, 并可能在环境中长时间保持传染性。

研究者们承认了该研究存在着一定局限。“真实的环境条件复杂多变,在不受控制的环境中,病毒的实际悬浮时间或将难以预测, ”研究者说, “众所周知,生物气溶胶通常具有吸湿性,其对相对湿度和温度的变化具有更高的敏感性。湿度和温度将极大地影响气溶胶的物理动力学、病毒颗粒的完整性、以及一旦进入宿主呼吸系统引发感染的可能性。”

另一方面, 雾化和采样的过程也可能会使病毒受损, 导致一些病毒颗粒被灭活。因此,猴痘病毒的气溶胶稳定性和传染性可能被低估。理想情况下,应该从受感染宿主脱落自然产生的病毒气溶胶, 或受感染物产生的二次气溶胶中研究病毒的气溶胶效率。然而,这些来源的病毒具有高度变化性, 这就使得自然产生的病毒生物气溶胶的研究极其困难。

最后, 研究者们表示,“猴痘病毒在实验室控制的气溶胶状态下的寿命表明,这种病毒可能在环境中长时间保持传染性, 而气溶胶传播途径是流行病在传播期间最不易被发现的暴露途径。对此, 我们需要对人群进行严格的呼吸保护, 并采取如环形疫苗接种等预防性措施。”

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