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实验事故导致一人感染“疯牛病”病原体死亡,法国五机构叫停相关研究

  来源:科研圈

  近年,法国先后有两名研究者感染朊病毒,其中一人已经死亡,年仅 33 岁。死者家属的律师指控事发实验室未遵守管理规范,让不熟悉安全操作和事故处理方法的人员接触这样的危险物质,才酿成悲剧。为规范实验安全管理,近日,法国 5 所国家级科研机构宣布将暂停朊病毒研究 3 个月。

实验事故导致一人感染“疯牛病”病原体死亡,<a href=法国五机构叫停相关研究”>朊蛋白(红色)能表现出传染性,引发神经退行性疾病。图中的 4 个小鼠神经细胞展示了传染性朊蛋白如何沿着神经突扩散。图片来源:NIAID, CC BY 2.0

  来源 Science News、NEJM 

  编译 戚译引

  2010 年 5 月 31 日,在法国国家农业、食品与环境研究院(INARE)的一家实验室,24 岁的助理员工 Émilie Jaumain 在清洁一台低温恒温器。这时,一把尖锐的弯头镊子穿透两层乳胶手套,刺伤了她的大拇指,鲜血涌了出来。

  这个实验室通过分析染病小鼠的冷冻大脑切片研究朊病毒,这是引发“疯牛病”的病原体。这种疾病的潜伏期相当长,直到七年后,Émilie 才出现症状:先是右侧肩膀和颈部疼痛,随后这种疼痛感蔓延至整个身体右侧。到 2019 年 1 月,Émilie 开始出现抑郁、焦虑、记忆损伤和幻视等症状,最终于 6 月去世。

  不久后,法国另一名退休研究者确诊感染朊病毒。在这个全世界仅有约 1000 人研究的细分领域,这样的悲剧造成了巨大的冲击。当地时间 7 月 27 日,包括 INARE 在内的法国 5 所国家级科研机构宣布暂停朊病毒研究 3 个月,涉及 9 所相关实验室

  “如坠地狱”

  朊病毒(prion)曾在 90 年代的英国引发疯牛病大流行,超过 400 万头牛被宰杀处理。患病的牛精神错乱、运动失调,最终死亡。解剖发现患病的牛的神经组织出现海绵状空泡,所以疯牛病的正式名称为牛海绵状脑病(BSE)。

  朊病毒的致病原理目前仍未被完全理解。与我们熟知的病毒不同,朊病毒不含有足以被检测出的、能够编码蛋白的核酸,它的主要成分是蛋白质,能够导致细胞中的朊蛋白错误折叠,而这类蛋白最为丰富的部分就是大脑。在疯牛病大流行时期,英国有 177 人因为吃了携带朊病毒的牛肉,出现了和病牛相似的症状。

  这是一种非常痛苦的神经退行性疾病。在 19 个月的治疗期间,Émilie 接受了脑脊液分析、磁共振成像(MRI)等多种检查,但直到去世前三个月才被诊断为疑似朊病毒感染。这起病例报告于 2020 年 7 月在《新英格兰医学杂志》(The New England Journal of Medicine,NEJM)发表。据病例报告和亲友回忆,Émilie 于 2017 年 11 月出现右侧肩膀和颈部灼烧样疼痛的症状,在接下来半年中,疼痛范围不断扩大。到 2018 年 8 月,她已经因为强烈的疼痛而无法行走。随之而来的还有多种精神疾病症状,去世前,她完全失去了语言能力和行动能力。

  “那是坠入地狱的过程,”Émilie 的丈夫 Armel Houel 对《科学》新闻Science News)说。

  或有更多人受害

  Émilie 的家人已经对 INARE 发起刑事诉讼和行政诉讼,指控其实验室中存在管理问题,以及在事故发生后没有对雇员提供心理和医疗上的支持。她的家人的律师 Julien Bensimhon 说,Émilie 当时没有接受过处理朊病毒的训练,也不了解事故应对方案,事发时没有按照一般安全规范穿戴金属防割手套和外科手套;她受伤后也没有立即将伤口浸泡在消毒剂中,而这种方法可以使朊病毒失活。

  Armel 回忆:“Émilie 在事故发生后就很担心,对她见到的每个医生都讲述了这件事。”合同到期后,她离开了这家实验室,转换了研究方向,此后从未参与朊病毒研究。

  人感染朊病毒引发的疾病称为克罗伊茨费尔特-雅各布病(Creutzfeldt–Jakob disease,简称 JCD、克-雅病)。这其中,由动物来源朊病毒引发的病例称为新变异型克-雅病(vCJD),Émilie 就属于这种情况。近期法国还有另一名女性研究者确诊克-雅病,目前仍不明确她所患的是和 Émilie 一样的 vCJD,还是由遗传、器官移植或其他未知原因导致的其他类型的克-雅病,后者的发病率约百万分之一。该病例为 INARE 宿主-病原体相互作用和免疫研究组(Host-Pathogen Interactions and Immunity group)的退休员工,知情者透露她目前仍然活着。但确诊 vCJD 的唯一方式,就是等待患者死亡后进行脑组织检查。

  Émilie 患病后,由职业安全公司和政府调查员分别出具的报告都认为,该实验室中没有发现违反安全操作,其中一份报告称这里“非常重视”风险管理。但 Bensimhon 称这些报告存在偏差。

  但来自法国政府部门的报告也揭示,Émilie 的事故并非孤例:法国约有 100 名科学家和技术员从事朊病毒研究,该领域在过去十年中发生 17 起事故,其中 5 人被受污染的针头或刀具刺伤。报告还显示 Émilie 工作的实验室在 2005 年发生了另一起相同事故,但当事人目前还没有出现症状,Bensimhon 说:“(实验室)没有采取任何措施,防止同样的事故再次发生,这真是令人震惊。”

  前述 NEJM 论文中指出,意大利已知最近一个 vCJD 病例于 2016 年去世,生前也曾经在工作中接触感染牛海绵状脑病的脑组织,但随后的调查没有发现存在实验事故。“这些病例表明,在实验室和神经外科环境中,需要更好地防范 vCJD 和其他能感染人类的朊病毒的传播,”研究作者们写道。

  Émilie去世后,她的家人和朋友成立了埃米莉协会(L’association EMILYS),全称“实验室防护和安全协会”(Association pour la protection et la sécurité en laboratoire),呼吁加强实验安全方面的培训教育、监督管理和对话。在亲友的努力下,INRAE 近期终于承认了 Émilie 的疾病和事故之间的关联。

  实验安全警钟长鸣

  朊病毒难以被常规的烹饪方法杀死,目前也没有针对它的治疗药物或疫苗。幸好,克-雅病目前仍然是一种罕见的疾病。在英国疯牛病大流行发生后,全世界禁止了使用肉骨粉作为动物饲料,随后动物性朊病毒病显著下降。

  但是,羊、鹿、水貂等动物都可能携带朊病毒。当朊病毒在不同的野生动物物种间传播时,就可能产生新的毒株, 获得更强的传染能力。我们仍然需要监测野生动物携带朊病毒的情况,同时加强对朊病毒致病机制等方面的研究。此外,研究朊病毒还有助于理解阿尔茨海默病、帕金森病等,这些神经退行性疾病都与蛋白质折叠异常有关。

  这正是 Émilie 曾经从事的事业。她发生事故的实验室使用来自绵羊的 BSE 朊病毒病原体感染转基因小鼠,这些小鼠过表达人类朊蛋白,其中第 129 位密码子为甲硫氨酸纯合子。这种基因型的人类对朊病毒易感性最高,而有的人群属于 129 甲硫氨酸/颉氨酸杂合子,或 129 颉氨酸纯合子,对朊病毒感染有一定的抵抗力。

  这一现象的发现要追溯到对巴布新几内亚原住民群体的研究。20 世纪初,当地存在着在葬礼上分食死者大脑的风俗,导致许多人患上“库鲁病”,如今我们知道这也是一种朊病毒疾病。为防止疾病传播,60 年代后这个风俗被禁止,但仍有极少数人携带着病毒长期无症状存活。基因测序发现,他们这一基因位点为 129 甲硫氨酸/颉氨酸杂合子。

  关于朊病毒还存在着许多未解之谜,我们仍然需要在确保安全的前提下继续推进相关研究。法国 Pitié-Salpêtrière 医院下属机构巴黎脑研究所(Paris Brain Institute)的神经科学家 Stéphane Haïk 参与了 Émilie 的诊断治疗,也是前述 NEJM 论文的通讯作者,她说:“(Émilie 确诊后)我们联系了法国所有研究朊病毒的实验室,提醒他们检查安全措施,并警示员工遵守规则的重要性。”如今,许多实验室引进了防咬伤和切割的手套,并使用塑料剪刀和手术刀,它们较不锋利,用过即弃,从而降低了器械传播的风险。

  在这次“停业整顿”期间,法国 5 所机构的专家团队也将起草一份朊病毒研究操作指南,在年底提交给法国政府。希望这次事件能为世界各地、各个领域的研究者和管理者敲响警钟,实验安全绝对是不容忽视的课题。

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