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一路走來,始終如一:義大利中世紀 B 肝病毒和現在幾乎零差異

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對台灣人而言,B 型肝炎不是陌生的疾病。這種傳染病由 B 型肝炎病毒(Hepatitis B virus)引發,在台灣一度非常普遍,導致嚴重的全民健康問題,所幸靠著對新生兒施打疫苗及防制傳播的防疫策略,如今台灣 30 歲以下的民眾,B 肝病毒帶原比例已降到很低。不過,在較年長的族群中,仍有相當比例的帶原者。

古人遺骸追尋 B 肝病毒蹤影

B 肝病毒肆虐的地區不只台灣,而是世界各地;年代也不只現代,可以確定有至少幾百年前的古人感染過此一傳染病。2012 年發表的論文指出,研究團隊由來自韓國的楊州市,一具 16 世紀的木乃伊中,復原 B 肝病毒 3215 個核苷酸長的完整基因組,證實 B 肝病毒已存在於當時的韓國。[1]

隨著古代 DNA 次世代定序技術的進展,古代遺傳學成為探索傳染病的新工具。由古人遺骸中,獲取細菌、病毒、瘧原蟲等致病性微生物的遺傳物質,不但能一窺古人的健康狀況,還能研究病原經歷的演化史,幫助我們更了解疾病的來龍去脈。

今年發表的論文,報告了第二個B肝病毒的古代基因組,其樣本來自義大利的拿波里,一具 16 世紀的兒童木乃伊。然而這項計劃本來的目標,其實是天花。[2]

無心插柳柳成蔭:尋找天花意外發現 B 肝病毒

這具距今 450 年左右的木乃伊中,研究團隊本來預期會見到天花病毒,因為之前對木乃伊進行生物考古學分析時,在電子顯微鏡下的病理特徵看起來非常類似天花感染 [3]。同一研究團隊不久前也曾從一具 17 世紀的立陶宛木乃伊中,取得完整的天花基因組 [4]。出乎意料的是,這回來自義大利的樣本,定序後竟然找不到任何天花病毒,反倒偵測到大量 B 肝病毒的 DNA 序列。

B 肝病毒在現代並不罕見,而木乃伊中屬於 B 肝病毒的遺傳物質,會不會是因為取樣時受外界汙染呢?由幾點線索看來,機率很低。本研究從木乃伊各部位取樣共超過 10 處,每個樣本獨立定序,大部分偵測到 B 肝病毒,卻沒有天花病毒的 DNA 片段;另外,該木乃伊同一遺址的其他遺骸,皆沒有定序到 B 肝病毒。

另一方面,古代 DNA 由於年久失修,在片段末端常見特定的損傷特徵,可作為 DNA 是否源自古代,而非現代汙染的判斷指標。木乃伊樣本的定序結果顯示,不論來自 B 肝病毒,或人類的粒線體 DNA 片段,兩者皆呈現類似的損傷特徵。

由以上幾點判斷,木乃伊中發現的 B 肝病毒 DNA,確實來自 16 世紀。由這些片段能拼湊出 B 肝病毒平均覆蓋率(coverage)高達 163.8 的基因組。

電子顯微鏡下的 B 肝病毒。來源:Wiki。

電子顯微鏡下的 B 肝病毒。來源:Wiki

各地 B 肝病毒的分家年代遠早於 16 世紀

根據遺傳差異,B 肝病毒目前可分為 10 種基因型,被稱為 A 到 J 型,各自有流行的地理區分佈,例如 A 型最常出現在西北歐與美國,亞洲常見 B 和 C 型,地中海一帶、中東、印度則流行 D 型。

本次獲得的 B 肝病毒基因型屬於 D 型,考量到它來自地中海地區的義大利,表示 D 型病毒至少數百年前起已存在於該處直至今日。類似狀況也見於之前發表的韓國古代 B 肝病毒,它被歸類於 C 型,和今日流行於當地的基因型一致。

B 肝病毒是一種 DNA 病毒,一般印象中,病毒的基因突變率、演化速度似乎很快。令人驚訝的是,此次取得的義大利古代 B 肝病毒,儘管距今已有 450 年左右,遺傳上竟然和現代的同類沒什麼差異(前文已解釋過,該樣本遭到現代病毒汙染的可能性不大)。

另一方面,已知的韓國與義大利兩個案例都顯示,該地區數百年前古人感染的 B 肝病毒,基因型和同一地點的現代人一樣。由此只能推論,如今 B 肝病毒的 10 種基因型,分家年代應該遠遠早於 16 世紀;然而光靠已知樣本,並不足以釐清更詳細的演化史。

還有一個有趣的問題:為什麼之前木乃伊被病理診斷為天花?論文推測,小孩感染 B 肝病毒後,有時會導致小兒丘疹性肢端皮膚炎(Gianotti-Crosti syndrome),使皮膚形成類似天花感染的外觀而造成混淆,誤判疾病種類。而透過論文研究指出古代 DNA 分析,正好是調查遺骸身前罹患疾病時,避免因形貌導致誤判的絕佳利器!

文   /  寒波

延伸閱讀:古天花病毒掀起歷史疑雲

參考文獻:
1. Kahila Bar‐Gal, G., Kim, M. J., Klein, A., Shin, D. H., Oh, C. S., Kim, J. W., … & Spigelman, M. (2012). Tracing hepatitis B virus to the 16th century in a Korean mummy. Hepatology, 56(5), 1671-1680.
2. Ross, Z. P., Klunk, J., Fornaciari, G., Giuffra, V., Duchêne, S., Duggan, A. T., … & Poinar, H. N. (2018). The paradox of HBV evolution as revealed from a 16th century mummy. PLoS pathogens, 14(1), e1006750.
3. Fornaciari, G., & Marchetti, A. (1986). Intact smallpox virus particles in an Italian mummy of the XVI century: an immuno-electron microscope study. Paleopathology newsletter, (56), 7-12.
4. Duggan, A. T., Perdomo, M. F., Piombino-Mascali, D., Marciniak, S., Poinar, D., Emery, M. V., … & Golding, G. B. (2016). 17 th Century Variola Virus Reveals the Recent History of Smallpox. Current Biology.

(作者部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名的粉絲團《同名的粉絲團》,歡迎參觀、拍打、與餵食)

 

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