破解致命病毒 —— 访中国疾控中心主任高福院士
高福,先后在山西农业大学(1979-1983)和北京农业大学(1983-1986)获得学士和硕士学位,1995年在英国牛津大学获得博士学位,相继在英国牛津大学,加拿大卡尔加里大学,美国哈佛大学/哈佛医学院从事博士后研究工作。2001-2004年在英国牛津大学任讲师、实验室主任、博士生导师,2004-2008年任中国科学院微生物研究所所长。2003年入选中国科学院“百人计划”,2005年获得国家杰出青年基金资助。曾先后主持多项国家重大科研项目,“973”项目首席科学家,国家自然科学基金委员会“创新研究群体”项目负责人。在SCI国际刊物上发表论文430余篇(包括Cell, Nature, Science, Lancet, NEJM, NSMB, PNAS, PLoS Pathogens, Immunity等)。主要从事病原微生物跨宿主传播、感染机制与宿主细胞免疫研究以及公共卫生政策与全球健康策略研究。
一、与“看不见的敌人”赛跑
2014年,非洲,塞拉利昂首都弗里敦。
果蝠展开巨大的翅膀在空中盘旋,它们是臭名昭著的埃博拉病毒的宿主;路边躺着一名病毒感染者,头浸在水坑里;采样盒里,还残留着带血的针头……一幅世界末日的图景。
这些就是高福和其他62名由中国疾控中心、302医院等多家单位成员组成的中国救援队在埃博拉疫情一线所目睹的景象。他们均是主动报名参与我国政府组织的救援工作,到当地开展埃博拉出血热检测工作。
埃博拉病毒,一种从野生动物传到人,并可在人际间传播蔓延的致命微生物。它首次造成人类疫情是在1976年的苏丹和刚果民主共和国,共感染602人,其中431例死亡,病死率高达72%。此后的三十几年里,它虽频频引起暴发,但规模都不大,并且仅局限于非洲。直到2014年,一场始于西非几内亚,横扫利比里亚、塞拉利昂的史上最大规模埃博拉疫情暴发,这次,这个看不见的敌人冲出了非洲,现身在了美国、英国、西班牙。2014年8月,世界卫生组织把埃博拉疫情定义为全球公共卫生紧急事件。
如果不是必须,没有人愿意近距离与这种致死率平均50%的凶险病毒打交道,它是种极危险的病毒:HIV和SARS的生物安全等级是三级,而埃博拉是最高的四级。然而,要想摸清它的底细,光在实验室里做研究是远远不够的,必须到疫情一线才能回答一些重要的科学问题。
高福决定前往西非,到疫情一线做些事情,解开种种关于埃博拉的疑问。他并没有向年迈的父母透露自己此行的目的地,只在临行前对年幼的女儿说:“我要去塞拉利昂啦。”小姑娘天真地撒娇:“爸爸,我也跟你去。”
2014年9月夏秋之交,就在高福一行从北京国际机场登机,准备飞赴西非的同时,美欧和日本的援助组织却因为担心感染,正在撤走大批医务人员和志愿者,为此行多少增添了些壮烈的意味。
似乎是为了映衬这种悲壮,抵达弗里敦半个月后,高福出现了可怕的发热,在这种病毒肆虐的关键时刻,发热就很可能预示着被感染!而就在不久前,刚刚有5位国际机构的研究人员因感染埃博拉病毒而牺牲。高福把自己隔离了起来,呆在宾馆房间里,等待着最后的“审判”。他不敢从家人那儿寻求安慰,不仅如此,作为这支队伍里最年长、最资深的老师,他还必须担当主心骨,让队员们安心。此时,他的专业素养——强大的心理素质体现无疑,他不断提醒自己:沉着、冷静,不能慌。而且,作为专业人士,他知道埃博拉是通过密切接触感染者的血液、分泌物或其他体液来传播的,而自己并没有这种暴露的机会,这给了他信心。但,万一呢?当事过境迁,有人如此问他时,他说:“关键时刻,涉及生死存亡,对整个团队都有影响的时候,不管发生什么万一,都要沉着冷静。”一个共和国科学家的担当,理应如此!
所幸,在自我隔离了一个星期后,高福的烧退了,也没有出现埃博拉病毒感染的迹象,警报解除。
在弗里敦的日日夜夜,高福带领的检测小组争分夺秒,与“看不见的敌人”赛跑,因为只有尽早检测样本,确定是否感染埃博拉病毒,才能对病患进行合理的救治及采取隔离措施。
塞拉利昂当地的基础设施很落后,无法提供任何实验室设备的支持,中国科研人员就自己在当地建立起两个生物安全三级实验室,高高挂起的五星红旗彰显着大国担当,他们为当地民众开展了大量的检测工作。在检测组第一天开展工作,检测了24份样本后,高福在日记中这样写道:“检测组一小步,中国卫生防疫事业一大步——关口前移”。
80天后,在高福这第一批援塞人员归国之际,他们已累计检测血液样本1635份,占到塞拉利昂全国检测量的1/4,收治留观病例274例。此后,第二批援塞中国队接过他们的接力棒,继续着各项工作。WHO总干事陈冯富珍、塞拉利昂总统科罗马高度评价中方的行动,在国际上公开表态“援助塞拉利昂、抗击埃博拉要向中国政府学习”,“中国为世界抗击埃博拉做出了榜样”,“中国在塞拉利昂最需要、最困难的时候伸出援助之手,是塞拉利昂真正的朋友”。
回国后,高福继续着对这个狡猾又凶险敌人的研究。要想给病毒致命一击,首先要摸清它的底细,科研是关键。当时,各国科学家都在卯着劲,看谁先揭示埃博拉的秘密,而这支起步并不早的中国队在研究过程中的每一个环节都比别人快。2015年圣诞前夕,高福课题组在全球率先破解了埃博拉病毒感染人体的机制,他们的论文“Ebola Viral Glycoprotein Bound to Its Endosomal Receptor Niemann-Pick C1”(埃博拉病毒糖蛋白结合内吞体受体NPC1的分子机制)发表于国际著名生物学权威杂志《细胞》(Cell)上。他们发现,埃博拉病毒入侵人体跟我们以往所知的病毒入侵机制不同,很多病毒入侵细胞都是通过一道“门”,而埃博拉则需要经过两道“门”:
第一道门:埃博拉病毒粘附在宿主细胞表面,在细胞膜上某些分子的帮助下被细胞吞入,形成漂浮在细胞液中的小球。
第二道门:病毒表面糖蛋白变成激活态,形成开“门”的钥匙,对应于小球上特定分子的“锁”,打开小球,释放遗传物质。
找到了病毒侵入细胞的路径,就可以在这条路径上的每个关键点设卡——即找到特异性药物进行阻断,从而抑制病毒打开细胞,这将对埃博拉的整体防控起到极其关键的作用。
今天,在西非仍有一所我国在2014年埃博拉疫情期间建成的生物安全三级实验室,它记录了我国自新中国成立以来规模最大的一次医疗卫生援外行动,也是将病毒严防于国门之外的前哨,保证了传染病威胁下我国公民境外“零感染”、境内“零输入”。
正如高福所说:“我们距离任何新发、突发传染病都只有‘一架飞机的距离’。”此后安哥拉黄热病、马达加斯加鼠疫等公共卫生事件发生时,我国都前往积极援助,既保障了我国驻海外公民人身安全、境内不受疫情影响,又主动深度参与全球公共卫生事务,彰显了我国致力于构建人类命运共同体的大国责任。
二、病毒密码破解专家
2004年回国后,高福先后经历了2005年H5N1禽流感、2009年的甲型H1N1大流感、2012年中东呼吸系统综合征冠状病毒(MERS-CoV)、2013年禽流感病毒H7N9感染人以及2014年的西非埃博拉疫情等公共卫生突发事件,每次他都组织团队紧急攻关。为什么要突击破解这些病毒?对此,他说:“这是国家的需要,也是民生的需要。”不做科研、不了解这波病毒的底细,“公众将更害怕,国家在这个领域也将没有世界地位。”
近四十多年来,新型病原体频现,从埃博拉、HIV到非典、中东呼吸系统综合征冠状病毒、禽流感,这些新病毒大都是从动物(如蝙蝠)跃迁到了人体,而人体免疫系统对这些新病原很陌生,因此这些疾病有个共同特点:来势凶猛。为什么原本以动物为宿主的病毒现在却开始攻击人类?高院士解释道:“随着社会、经济的发展,很多过去人类不去的地方,现在有了人类活动,而原来老实呆在森林动物身上的病毒就有了感染人的机会。所以,人类行为的变化、生态环境的变化…这一系列的综合因素导致人类与野生动物的关系越来越近,随之而来的就是现在来源于动物病原的人类新发突发传染病多了。”
这些新发、突发传染病的病原究竟是怎样跨物种传播到人的?这就是高福攻关的领域。令人佩服的是,每次他都能迅速研究出成果。
2013年,我国上海、安徽首先发生了H7N9禽流感感染人的病例,这种病毒在世界范围内也是第一次被发现,是一种新亚型流感病毒。当时高福作为中国CDC副主任,在病例一经上报后就马上得知了这一情况,他带领研究团队火速介入。国家传染病联防联控机制也迅速启动,国家传染病专项拨款用于相应研究、中科院启动流感应急项目研究、中科院和中国CDC组建联合攻关团队…中国有数个团队在同步、从不同侧重点进行H7N9的研究,高福团队负责从宏观生态学来解答这次病毒的来源,并从分子水平解答H7N9能感染人的原因,而后者在国内只有高福团队在做,但也有竞争,来自国外——美国、英国、荷兰的科学家也在做H7N9的研究。国家并没有给高福限定出成果的时间,但高福团队仍夜以继日地投入了科研。“我们要做就做世界一流。”高福团队最终赶在国外竞争者的前面做出了研究成果。
“得第一”的秘诀除了勤奋,还在于他早就建立了一个有效的研究平台,对他来说,任何病毒只要被“扔入”这个平台,就能得知其跨物种传播的机制。病毒有2种,一种带囊膜,一种不带,这个平台针对的就是囊膜病毒。病毒的囊膜上有把“钥匙”——囊膜蛋白,就是它结合到了人体细胞的“锁”——细胞表面受体上,从而造成细胞感染。高福的平台就是要找到各种囊膜病毒的“钥匙”和“锁”,从而为找到阻止“钥匙”开“锁”的方法铺平道路,比如设计一把“假钥匙”,把“锁眼”堵上,病毒开不了“锁”,自然无法感染人。
三、从初心到始终
高福如今担任中国疾病预防控制中心主任,现在的他正“撸起袖子干疾控,甩开膀子搞应急,顶天立地做科研,铺下身子抓教育,抓住机遇、迎接挑战、找准措施,主动顺应时代潮流发展和疾控形势新变化”。然而,其实他在考大学那年最想报考的专业是“建筑”“物理”。
1961年,高福生于山西省应县一个普通农村家庭,此后,他又陆续添了5个兄弟姐妹。作为家中长子,父母并没有因为拮据的经济而要他放弃学业,反而攒钱供他上学。正是父母言传身教中透出的积极上进,鼓励着高福在学术道路上不断进取。
1979年,恢复高考后的第二年,高福在填完第一志愿后,写下了“服从分配”,这一服从便被分配到了一个他从未想过会与之有所交集的专业——山西农业大学的畜牧兽医系。他很清楚,自己的志向不在兽医。山西农大79级是个特殊的群体,他们大多成绩出众,奔着清华、北大去参加高考,却阴差阳错进入了自己不曾填报的学校及专业。“我们这批学生,大致可以分成三类。第一类人,破罐子破摔,压根儿不想学习了;第二类人,只想着混个文凭,好早日到社会上参加工作;但还有为数不多的第三类人,更加发奋地学习,要‘较个劲’,要实现自己更高的理想。”高福就属于第三类人,他没有因为专业的不如意就消沉,生性乐观的他善于在困难中寻找生机。大学一年级的第二学期,他找到了自己的兴趣所在——传染病学专业,就像漂泊的小船发现了灯塔,这成了他前进的方向。在上大学前,高福的英语基础是零,面对英语这个巨大的“挑战”,在一个学期10块钱就够伙食费的1980年,高福却借了180元买了个收音机。凭着刻苦努力,1983年高福考上了北京农业大学(现中国农业大学)的研究生,师从郭玉璞教授。提起这位导师,高福满怀感激:“当年我考研究生的时候,必须和很多北京农业大学培养出的‘嫡传弟子’竞争。我的导师当年能收下我,给我一个机会,我真的非常感激。” 而郭先生也对这个学生赞赏有加,称赞高福肯动脑筋,而且看准了就干,做事从不拖拉,有干一番事业的魄力和组织能力。在中国农业大学读硕士和任教期间, 他下鸭厂调查、给外宾当翻译、代院长开会……不论是业务工作还是行政事务,他都努力做好。事情多、压力也就大, 有人认为他给人帮忙、跑腿是“浪费时间” , 他却说:“自己年轻, 多干点事没坏处。”直到现在他也认为那对自己是个锻炼。
1991年,高福赴英国牛津大学攻读博士学位,此后又相继在牛津大学、哈佛大学从事博士后研究工作。海外求学十三年,高福见过很多科学家,他们一辈子只做一个小分子、或者只做一两个氨基酸,但毫不觉得枯燥,反而津津有味。在他们看来,做科研=Marry to Science,这种对科学的探索与执著、精益求精的科学精神深深影响了高福。
高福是个“完美先生”,他希望自己交出去的东西是完美的。他曾接到《科学》(Science)的邀请,写一篇社论,在交稿前,他又认真修改了一遍,一直弄到凌晨2点,虽然那些小问题他完全可以甩手丢给《科学》的编辑去改,但崇尚完美主义的他不允许自己那样做。而这种精神恰恰是浮躁的社会里最缺乏的,“我见过这样的学生——能应付就应付,总之先混过去再说,这表明了一种生活态度,我不相信持这种态度的人会获得成功。”
2004年,中国科学院直接面向海外公开招聘,高福应聘成为中科院微生物所所长,从英国回到了国内。其实,留学的这十几年中,他一直与国内学界未断联系。他每次回到北京农大的研究室,都会购回一些实验用品,交流学术信息,还与国内科研人员合作开展自然科学基金重点项目“猪乙型脑炎和细小病毒基因工程疫苗研究”。
到了今天,“我们生命科学、生物医学的发展这几年相当快,我国对世界生命科学发展的贡献也相当大。现在我们好多领域比国外一般实验室都好。我在英国牛津、美国哈佛都待过,我们现在好多设施不比那边差,软实力、文化环境也都相当。所以,中国相关科学到了我们自己可以做些原创性、创新性工作的时候了。”高院士说。