抗疫战争：武汉必胜，中国必胜，世界必胜！

司今（[email protected]）

病毒存在有百万年历史，百万年来它与人类形影不离，并一次次威胁着人类的健康，武汉这次爆发的新冠状病毒正是它们又一次威胁人类健康的凶残体现。

新冠状病毒是病毒序列的一种变异体，但它大体上还是具有病毒的一般特性。

我们知道，病毒是地球上最小的生物（也有很多科学家主张病毒不能算是“生”物），它的结构非常简单，一般是一个特定形状的蛋白质外壳，壳里包着一段遗传物质，如R N A或D N A片段，有些种类在外壳的外边还有一个包膜。

病毒是一个寄生体，它离开活细胞就不会表现出任何生物活性，一旦进入细胞，它就会开启自己的生活史：按照自己的核酸来复制生产新的核酸，同时生产新的蛋白质外壳，然后把新的核酸和外壳装配成新的病毒，新生成的病毒释放后，再去侵染其他细胞，进而摧毁人体组织和器官，引发病症。

病毒的寄生性表明，现代医学临床药物都很难杀死它，如用抗生素治疗病毒感染一般无效或疗效甚微；目前，人类对付病毒的方法大体可分三类：1、高温灭毒，2、疫苗抗毒，3、免疫抗毒；对疫苗抗毒而言，西医可能大有优势，而对免疫抗毒方面，我想中医必大有可为！

为此，我这里转载了中国科学院官方科普平台凤凰网「科学大院」的一篇关于人类与病毒百万年抗争的文章，其视觉、观点及科学抗疫方法都很睿智，特别是本文提到的疫苗与免疫抗毒，值得广播给大家，以消除我们对新冠状病毒的恐惧，增强我们战胜新冠状病毒的必胜信心！

抗疫：武汉必胜，中国必胜，世界必胜！

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病毒与人类的战争:百万年的战争

<strong>「科学大院」2020-02-20 07:00:00

多年之后，面对病毒实验室的层层把守，天花病毒将会想起1796年第一次见到詹纳医生的那个下午。

那是18世纪的欧洲，天花在城市和农村横行肆虐，随便是谁都可能是下一个感染者，连皇帝、国王和资本家也不例外。但是詹纳医生发现挤牛奶的女工却很少感染或者死于天花——虽然她们也会得一种称作“牛痘”的病，但症状比较轻微，也不会致死。詹纳医生认为，牛痘病或许会激发人体产生一种具有抵抗力的物质，这种物质可以抵抗天花。据称，詹纳用一个小男孩做了实验，先给他接种了牛痘，待他康复后，又给他接种了天花，结果小男孩并没有发病。于是用牛痘预防天花的方法被詹纳医生推广到了全世界，这就是疫苗（vaccine，来自于拉丁语表示“牛”的单词vacca）的由来。

虽然这个实验可能只是个传说，而且用天花病人的脓血来接种的方法早在公元前就在印度出现了，但是詹纳的工作确实敲响了天花病的丧钟，一是因为巴斯德、科赫等人受到詹纳的启发，开展了疾病和免疫的相关科研工作，促进了人类健康事业的长足发展；二是因为牛痘预防天花的方法迅速传播到了亚洲和美洲，后来又被改良为更安全的痘苗。过了不到两百年的时间，天花这一多次扫荡旧世界，并且差点杀死全部新世界原住民的疾病，在1980年宣告灭亡。【注1】

电子显微镜下的天花病毒（图片来源：维基百科）

通过天花病毒的案例我们可以看到，疫苗在人类战胜病毒的过程中起到了非常巨大的作用。但是，天花疫苗非但不能直接杀死天花病毒，反而其本身就是一类病毒物质。它能够起作用，必须要依赖于人体自身的免疫系统（immune system），这也是人类在与病毒上百万年战争中的主力军。

病毒与免疫系统：知己知彼

要了解这场战争，首先要了解一下作战双方：病毒和免疫系统。

导致人类疾病的病原（pathogen）生物主要有三类：病毒、细菌和真菌【注2】。病毒（virus）是地球上最小的生物（也有很多科学家主张病毒不能算是“生”物），它的结构非常简单，一般是一个特定形状的蛋白质外壳，壳里包着一段核酸，有些种类在外壳的外边还有一个包膜。离开活细胞之后，病毒不会表现出任何生物活性，与石头或者塑料没有不同。但是一旦它进入细胞，就会开启自己的生活史：按照自己的核酸来复制生产新的核酸，同时生产新的蛋白质外壳，然后把新的核酸和外壳装配成新的病毒。新生成的病毒释放后，再去侵染其他细胞，进而摧毁组织和器官。

流感病毒的生活史（图片来源：维基百科）

而免疫系统是哺乳类特有的一套器官，对人类来说，肩负着防御入侵病原以及筛查人体变异细胞的功能。一般来说，免疫系统发挥功能依赖两种途径。

第一种称为非特异性免疫，也叫做自然免疫（innate immunity），这种免疫方式可以针对多种不同的病原，无论何种病原都会受到打击，颇有“在座的各位都是垃圾”的意味。人体的皮肤和粘膜就是自然免疫的例子。皮肤通过角质层隔离来保护人体内部的组织不会受到皮肤表面附着病原的侵染，粘膜可以用粘液将病原黏住并排出，这些方法都不针对某一类特定的病原。另一个自然免疫的例子是巨噬细胞，见到任何入侵者都会尝试吞噬；再比如我们的唾液中含有溶菌酶，也是能够广泛杀死各种细菌的物质，并不具有特异性。

第二种途径称为特异性免疫，也叫做后天免疫或者获得性免疫（adaptive immunity）。如果说非特异性免疫是警察，那么特异性免疫就是正规军，能够精准识别入侵人体的病原物质，并产生效应物质“逮捕”这些病原。经典教科书将特异性免疫分为三个阶段：感应、反应和效应。感应阶段指的是特异性免疫识别出“异己”的过程；反应阶段指的是针对这种异己设计专门的作战计划，并产生记忆细胞记住这类异己特征的过程；效应阶段指的是按照制定的计划进行作战的过程，各种免疫细胞和抗体发挥其功能，将入侵的该类异己从人体中清除掉。

第一场战役：非特异性免疫

非特异性免疫虽然通常比较温和，但并不意味着它的作用不大。因为人体所处的环境中遍布着各种各样的病原。调动特异性免疫正规军是需要消耗很多能量的，就好像抓小偷和骗子不能动辄出动军队，而是应该交给警察来处理。

由于个头非常小、数量非常多，病毒时常能“溜”进人体。一旦病毒成功入侵，可就不容易扫除了。一个原因是病毒确实太小，想要抓住它不容易；另一个原因是病毒是要钻到人体正常细胞里进行繁殖的，一般的免疫细胞和免疫物质都无法去细胞内部发挥作用。

但是经过长时间的进化，非特异性免疫系统拥有了能够对付病毒的新型武器。其中之一被称为自然杀伤细胞（natural killer cell），名字听上去比较冷酷，实际上也是毫不留情的冷血杀手。这种细胞在人体内“陈利兵而谁何”，能够识别出体细胞是否被病毒侵染。这是因为体细胞像是西游记里的小妖精一样各自有一个“腰牌”作为通行证，自然杀手细胞的工作就是检查腰牌。被病毒侵染后，有些细胞会失去腰牌，自然杀手细胞发现后，就会迅速出手，直接将其杀死，从而使其中的病毒被扑灭。【注3】

自然杀伤细胞（图片来源：https://doctorsubstitute.com/）

另一种武器被称为RNA干扰（RNA interference）现象，英文简称RNAi。RNA干扰现象广泛存在于各种生物的细胞中。我们前面提到，病毒的结构跟汤圆差不多，一层蛋白质外皮，里面是核酸构成的馅。不同的病毒，其核酸也不同，有的是RNA，有的是DNA。对于RNA病毒来说，想要繁殖必须以RNA为模板来合成新的RNA分子。要做到这一点，就必须涉及到两条RNA分子形成双链RNA的过程。而细胞中有一类蛋白能够专门识别双链RNA分子，只要它们识别到双链RNA，就会将其剪断。这样一来，病毒的繁殖就无法进行，因此这是一种细胞内部对抗RNA病毒的有效方式。【注4】

虽然非特异性免疫能够对抗大多数入侵者，但是仍会有一小部分病毒还是能够逃出生天，在人体内肆虐。自然杀手细胞的数量毕竟有限，而RNAi的有效性也比较局限。这时候，就必须请正规军——特异性免疫系统出马了。

第二场战役：特异性免疫

特异性免疫最大的特征，是它能够针对特定的每一种不同的病原体来定制不同的“武器”，这些武器的本质是能够与病原特异性结合的小分子蛋白，被称为抗体。

生产这些抗体的细胞称为B细胞。B细胞能够独立完成抗体的设计和生产，但它需要它的上级向它传递病原体的具体特征信息作为参考，这些上级细胞称为T细胞。病毒入侵人体后，会在非特异性免疫中被“巡逻兵”巨噬细胞吞噬，并向T细胞汇报该病毒的特征。T细胞将病毒特征传递给B细胞，B细胞的一部分成长为效应B细胞，制造大量抗体来抓捕病毒；另一些B细胞会成长为记忆B细胞，能够在很长一段时间内记住该病毒的特征。如果人体第二次被这种病毒入侵，那么这些记忆B细胞就会迅速而大量地成长为效应B细胞，产生毁灭性数量的抗体来快速清除病毒。这就是主动疫苗的原理：先将减毒性或灭活的病原注入人体，激发人体产生记忆B细胞，这样当真正病原再次入侵的时候就会激发记忆B细胞，使病原被快速清除。

抗体的产生过程示意图

比如，大部分新冠肺炎患者经过治疗康复后，身体内会产生针对新冠病毒的特异性抗体，可杀灭和清除病毒。目前在缺乏疫苗和特效治疗药物的前提下，采集康复者的血浆，制成新冠特免血浆制品，用于新冠肺炎危重患者的治疗，已经取得了一定疗效。

除此之外，针对已经寄生在细胞内部的病毒，特异性免疫也有办法。原来人体细胞在被病毒入侵后，会在自己的表面留下一个“危险信号”，上面带有病毒的特征。有一类T细胞能够识别出这些信号，一旦识别成功，会分泌细胞毒素将这个细胞杀死，从而消灭其中的病毒。

还需要友军……

读到这里你可能有这样一个想法：这免疫系统似乎也不能保证清掉所有病原啊？是的，没有永远胜利的将军。免疫系统确实没有强大到会堵住所有病原的入侵。此外，人的免疫系统效应的强度也会受到体质、遗传、情绪等因素的影响。更要命的是，特异性免疫中的“指挥官”——T细胞需要在人的胸腺中发育成熟，但青春期过后，胸腺就会开始萎缩，导致人免疫力逐渐下降。所以人还是会被感染，会得流感以及各种传染病。我们的身体可以战胜病原千百万次，但是病原战胜人体只需要一次。战败的代价就是死亡。

因此，为了帮助人体在对病原的战争中最大程度地减少伤亡，科学家进行了大量的研究。其中的两种发明发挥了重要作用：一是利用人体免疫系统发挥作用的疫苗，另一个是能够直接杀伤病原的药物，例如抗生素和抗病毒药物。那么，疫苗的种类有哪一些？为什么不能滥用抗生素？为什么抗病毒药物非常难以研发？

请听下回分解。

注释：

注1：在美国和俄罗斯的一些生物实验室还保留了一些实验用的天花病毒样本。但经过前段时间的天花病毒实验室爆炸事件之后，越来越多的科学家主张彻底毁灭这些样本。

注2：其他因素例如类病毒、朊病毒、寄生虫、污染物等也可以成为病原。

注3：自然杀伤细胞可以识别MHC蛋白含量过低的细胞。细胞被病毒侵染后，其表面上的MHC会将病毒的特征呈递出来交给T细胞，从而启动特异性免疫。因此，有些病毒进化出了抑制细胞产生MHC以逃避特异性免疫的能力。此时，自然杀手细胞就会发现这些没有MHC的细胞并将它们杀死。因此病毒如果抑制MHC就要被自然杀手细胞做掉，不抑制MHC就要被T细胞做掉，实在悲惨。

注4：RNAi现象除了免疫之外，还有调节基因表达的功能，这是一种非常重要的细胞精细调节机制，该现象的发现者获得了2006年的诺贝尔奖。

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病毒与人类的战争:人类守望者

<strong>「科学大院」2020-02-21 07:00:00

如果你对病毒的故事充满好奇，你第一件想要知道的事情一定是病毒如何生活，如何入侵，以及入侵之后人体是如何生病的，还有新冠肺炎究竟是怎样一回事。但是坦白地讲，这些我都不想写。

我们从诞生到学语，从上学到上班，从恋爱到生娃乃至老病，每一天都活在无法计数的病原体的包围中。随便一点空气、水和食物，其中所蕴含的微小生物都已经不可胜计。它们拼命地想要从人体这个有机体中获取哪怕一分一毫的食物。因此，这些入侵者们的故事其实并不稀奇，毕竟每种生物都在为了活着而不择手段。这样一来，人的免疫系统根本无法完全对抗那些快速改变自己以求存活的病原体。

在古代，人们面对病原入侵只能依赖免疫系统这套新手套装。因此面对烈性的传染病无论是鼠疫、天花还是疟疾，如果做不到完全隔离，那么最后的结局就只能全城死光。詹纳医生开创的疫苗方法是人类第一个被验证有效的、大规模应用的对抗病原入侵的科学方法。随着科学的发展，越来越多的新型武器被开发了出来，人类升级了自身的装备，在对抗病原入侵的时候能够更加得心应手了。下面我们就来认识一下这些对抗病毒的人工超级武器。

疫苗：演习的蓝军

上次的文章中，我们已经对疫苗的起源故事进行了介绍。病毒都能够刺激免疫系统产生相应的抗体，这些抗体能够抓获并最终清除病毒。而且人体的免疫系统还能够利用一些记忆细胞来记住这些病毒的特征，如果它们再次入侵，那么就会快速引起免疫系统爆发式的抗体生产，对这些入侵者猛烈进攻然后一波带走。因此，只需要制造一些跟病原体相似但不会引起发病的灭活或减毒病毒，它们进入人体之后扮演了“演习蓝军”的角色，让免疫系统记住病原的特征。等到遇上了真正的敌人，免疫系统就可以轻车熟路地闪电出击，消灭它们。

疫苗以及抗体最直接的优点就是“物美价廉”，一旦研制成功，可以以较低成本为公众提供非常有效的保护。各类病原体疫苗的研发都是莫大的人类福祉。举例来说，新生儿所接种的各类疫苗，不但大大降低了新生儿死亡率，也在根本上保护了所有易感人群，使得很多疾病都得到了有效控制。例如笔者小时候生活在农村，还有见过小儿麻痹或流行性腮腺炎的患者，现在已经非常罕见了（手动暴露年龄）。

因此，针对各种传染病，我们克服它的最终目标就是针对其生产有效的疫苗。但是，研制疫苗并非一件容易的事情。疫苗研制需要寻找合适的灭活病原或者减毒病原，既要保证这些物质足够地“像“病原，从而能够引起人的免疫记忆，又要保证它们不”是“病原，才能够保证它们对人体无害。这个平衡点如果拿捏不好，是非常危险的，要么疫苗无效，要么疫苗本身成了病原。想当年美国的脊髓灰质炎疫苗研发过程中就出现了疫苗减毒不彻底导致接种的患者死亡的案例。所以疫苗的研发要经过反复的试验和调整，上市要经过严格的临床检验，这就使得疫苗的研发周期变得很长。

病毒有两种，一种称为DNA病毒，一种称为RNA病毒。前面我们提到，人体的免疫记忆是靠记住病原体特征来发挥作用的，而DNA是比较稳定的物质，病毒在人体中繁殖的时候不容易出现突变，因此它的特征不容易改变。因此当免疫系统记住了DNA病毒疫苗里的病毒特征之后，能够长时间地轻易认出并清除他们。

但是，RNA病毒是会“易容术“的。RNA病毒在繁殖过程中会出现许多错配和重组，不断改变自己的特征，就好像给自己涂了迷彩，骗过了免疫系统，使免疫系统捉摸不透它的特征。而疫苗研发需要精确把握病毒的关键特征，因此RNA病毒的疫苗研发更为困难。不幸的是，很多令人类非常头疼的病毒都是RNA病毒，例如SARS病毒和这次的2019-CoV，以及埃博拉病毒、流感病毒、乙脑病毒和人免疫缺陷病毒。举例来说，得过水痘的人终生不会再得水痘，但得过流感的人，下一年仍有可能得流感。这是因为水痘是DNA病毒引起的疾病，而流感是RNA病毒引起的疾病。一年之内，流感病毒就已经变得面目全非，你的免疫系统已经不认识它了，因此就会再次得病。所以依赖于人体免疫系统的疫苗自然也就很难有效了。

抗病毒药物：迎难而上

上文我们说到，有些病毒具有很强的免疫逃逸能力，所以疫苗的研发会有困难。因此我们想到，能不能研发直接对抗病毒的物质呢？

1929年，弗莱明发现了人类第一个抗生素——青霉素。后来人们逐渐发现了更多的抗生素，并且知道了这些抗生素并非是通过激活免疫系统，而是直接针对细菌的生命活动过程进行破坏，从而杀灭细菌的。如果把免疫系统比作盾，那么抗生素就是矛，让人们在对抗细菌感染时有了主动进攻的武器。受此启发，人们也希望能够研发一类直接对抗病毒的化学物质帮助人体对抗病毒。这些物质就是抗病毒药物。

常见抗病毒药物的机理与抗生素的作用机理在原则上是一样的，就是针对病毒活动的某个特定过程进行抑制，从而抑制病毒活动。例如最近大家听到比较多的奥司他韦，其作用原理是不让病毒从宿主细胞里溜出去；再比如利巴韦林，其功能是阻止病毒的核酸复制，从而控制病毒的繁殖。

抗HIV药物靶点（图片来源：http://jerryljw.blogspot.com/ ）

与疫苗相比，抗病毒药物的优势在于，疫苗更多只能做预防，而抗病毒药物可以做治疗；而且对于RNA病毒来说，目前来看抗病毒药物比疫苗更靠谱一些。但是，抗病毒药物的研发仍然要面临很大的困难。

抗细菌的药物抗生素针对的是比病毒大好多倍而且具有细胞结构的细菌，体内有非常复杂的生理活动，很多生理活动过程可以作为靶点来设计抗生素。所以抗生素们有的抑制DNA合成、有的抑制转录、有的抑制细胞壁合成、有的阻止细胞分裂，机理不一而足。而病毒的情况则不同，对于多数RNA病毒来说，它的生理活动就只有入侵细胞——复制复制复制——离开细胞这样简单的循环，留给研发人员的舞台太小了，老虎吃天无从下口。

即便找到了合适的靶点进行药物设计，得到的药物仍然要面临耐药性的考验。耐药性是我们常听到的一个词，主要原理是病原微生物由于自身突变，偶然获得了对抗药物的能力，而且没有获得对抗药物能力的微生物被药物杀死之后，留下了空间，使得耐药的微生物大量繁殖。

因此我们常说，抗生素不能滥用，因为一旦一种细菌获得了某种抗生素的耐药性，他就会因为获得了选择优势而成为优势种；如果长期滥用，细菌会慢慢积累起针对各种抗生素的耐药性，就会成为“超级细菌“，各种抗生素都伤它不得，一旦出现很难消灭。

细菌的耐药性尚且不可小觑，就更不用说比细菌小的多的病毒了，尤其是本来就有着超强变异能力的RNA病毒。前面提到，RNA病毒在复制的时候会产生非常多的错误和重组，这可不是因为它粗心，而是因为这些错误可以给它带来非常快速的突变，只要有一种突变可以逃过抗病毒药物，那么它就能够活下来。这其实也印证了开头的那句话：每种生物都在为了活着而不择手段。

所以在治疗病毒感染的时候，人们会同时使用多种抗病毒药物，有点类似于某著名武器“要你命3000”，这样可以减小病毒逃脱药物的概率（因为理论上来说只有同时获得所有药物的抗药性的病毒才能逃脱，概率是很低的）。例如艾滋病治疗中著名的“鸡尾酒疗法“就是利用了这个原理。

结语

说了疫苗和抗病毒药物之后，我们发现，两者的开发都不容易。究其原因无非两点：一是病毒太小，只能寄生在细胞里；二是病毒变异迅速，无法针对。

总的来说，人们对于病毒的知识了解太少，远没有人们对其它生物了解得多。相信未来终有一天人们能够完美解读病毒的全部特征，找到病毒们的“阿喀琉斯之踵“。

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