一路走来,始终如一:意大利中世纪 B 肝病毒和现在几乎零差异

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对台湾人而言,B 型肝炎不是陌生的疾病。这种传染病由 B 型肝炎病毒(Hepatitis B virus)引发,在台湾一度非常普遍,导致严重的全民健康问题,所幸靠着对新生儿施打疫苗及防制传播的防疫策略,如今台湾 30 岁以下的民众,B 肝病毒带原比例已降到很低。不过,在较年长的族群中,仍有相当比例的带原者。

古人遗骸追寻 B 肝病毒踪影

B 肝病毒肆虐的地区不只台湾,而是世界各地;年代也不只现代,可以确定有至少几百年前的古人感染过此一传染病。2012 年发表的论文指出,研究团队由来自韩国的杨州市,一具 16 世纪的木乃伊中,复原 B 肝病毒 3215 个核苷酸长的完整基因组,证实 B 肝病毒已存在于当时的韩国。[1]

随着古代 DNA 次世代定序技术的进展,古代遗传学成为探索传染病的新工具。由古人遗骸中,获取细菌、病毒、疟原虫等致病性微生物的遗传物质,不但能一窥古人的健康状况,还能研究病原经历的演化史,帮助我们更了解疾病的来龙去脉。

今年发表的论文,报告了第二个B肝病毒的古代基因组,其样本来自意大利的拿波里,一具 16 世纪的儿童木乃伊。然而这项计划本来的目标,其实是天花。[2]

无心插柳柳成荫:寻找天花意外发现 B 肝病毒

这具距今 450 年左右的木乃伊中,研究团队本来预期会见到天花病毒,因为之前对木乃伊进行生物考古学分析时,在电子显微镜下的病理特征看起来非常类似天花感染 [3]。同一研究团队不久前也曾从一具 17 世纪的立陶宛木乃伊中,取得完整的天花基因组 [4]。出乎意料的是,这回来自意大利的样本,定序后竟然找不到任何天花病毒,反倒侦测到大量 B 肝病毒的 DNA 序列。

B 肝病毒在现代并不罕见,而木乃伊中属于 B 肝病毒的遗传物质,会不会是因为取样时受外界污染呢?由几点线索看来,机率很低。本研究从木乃伊各部位取样共超过 10 处,每个样本独立定序,大部分侦测到 B 肝病毒,却没有天花病毒的 DNA 片段;另外,该木乃伊同一遗址的其他遗骸,皆没有定序到 B 肝病毒。

另一方面,古代 DNA 由于年久失修,在片段末端常见特定的损伤特征,可作为 DNA 是否源自古代,而非现代污染的判断指标。木乃伊样本的定序结果显示,不论来自 B 肝病毒,或人类的粒线体 DNA 片段,两者皆呈现类似的损伤特征。

由以上几点判断,木乃伊中发现的 B 肝病毒 DNA,确实来自 16 世纪。由这些片段能拼凑出 B 肝病毒平均覆蓋率(coverage)高达 163.8 的基因组。

电子显微镜下的 B 肝病毒。来源:Wiki。

电子显微镜下的 B 肝病毒。来源:Wiki

各地 B 肝病毒的分家年代远早于 16 世纪

根据遗传差异,B 肝病毒目前可分为 10 种基因型,被称为 A 到 J 型,各自有流行的地理区分布,例如 A 型最常出现在西北欧与美国,亚洲常见 B 和 C 型,地中海一带、中东、印度则流行 D 型。

本次获得的 B 肝病毒基因型属于 D 型,考量到它来自地中海地区的意大利,表示 D 型病毒至少数百年前起已存在于该处直至今日。类似状况也见于之前发表的韩国古代 B 肝病毒,它被归类于 C 型,和今日流行于当地的基因型一致。

B 肝病毒是一种 DNA 病毒,一般印象中,病毒的基因突变率、演化速度似乎很快。令人惊讶的是,此次取得的意大利古代 B 肝病毒,尽管距今已有 450 年左右,遗传上竟然和现代的同类没什么差异(前文已解释过,该样本遭到现代病毒污染的可能性不大)。

另一方面,已知的韩国与意大利两个案例都显示,该地区数百年前古人感染的 B 肝病毒,基因型和同一地点的现代人一样。由此只能推论,如今 B 肝病毒的 10 种基因型,分家年代应该远远早于 16 世纪;然而光靠已知样本,并不足以厘清更详细的演化史。

还有一个有趣的问题:为什么之前木乃伊被病理诊断为天花?论文推测,小孩感染 B 肝病毒后,有时会导致小儿丘疹性肢端皮肤炎(Gianotti-Crosti syndrome),使皮肤形成类似天花感染的外观而造成混淆,误判疾病种类。而透过论文研究指出古代 DNA 分析,正好是调查遗骸身前罹患疾病时,避免因形貌导致误判的绝佳利器!

文   /  寒波

延伸阅读:古天花病毒掀起历史疑云

参考文献:
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》、同名的粉丝团《同名的粉丝团》,欢迎参观、拍打、与喂食)

 

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