新疫情？乳牛感染的H5N1禽流感病毒傳染力
議題背景
最新的一篇國際期刊《自然》（Nature）研究，以加速預覽的形式（Accelerated Article Preview）於台灣時間2024年7月8日晚間23:00公開，研究分析三月與四月美國乳牛爆發的H5N1禽流感病毒，發現感染牛的H5N1 病毒，能在小鼠和雪貂的乳腺中複製，可能表示乳腺感染是哺乳動物感染禽流感的症狀。此外，許多病毒和細菌感染細胞的方式是結合生物體內的受體，而這篇研究發現感染乳牛的H5N1 病毒，既能結合鳥類也能結合人類的特定受體（唾液酸受體）。
SMC自三月起追蹤美國乳牛禽流感疫情，並邀請專家解析這篇乳牛禽流感病毒的研究，讓更多人透過台灣科學家的說明，理解新聞報導的疾病最新進展，以及最新科學證據，作為公眾理解全球禽流感疫情時可參考的科學資訊。
※為了盡快了解研究的重大發現，Nature期刊以加速預覽的形式提供已經過同儕審核，但未經編輯的版本，此版本可能有會影響內容的錯誤。最終發布完稿之前，研究者還可能修正文章內容。
研究原文：
Eisfeld, A. J. et al. Pathogenicity and transmissibility of bovine H5N1 influenza virus. (2024). Nature. doi.org/10.1038/s415...
其他參考資訊：
澳洲SMC發布這篇研究的資訊：What's new about the bird flu strain infecting cattle in the US?
英國SMC邀請英國科學家，針對此次事件發表評論：expert reaction study on features of infection and transmission of bovine H5N1 influenza
美國CDC持續更新美國的人類感染禽流感狀況：Current U.S. Bird Flu Situation in Humans
美國CDC於7月5日，更新目前因美國乳牛和多個州其他動物爆發的H5N1 禽流感，所做的準備和應對：CDC A(H5N1) Bird Flu Response Update, July 5, 2024
病毒名稱的英文，像是H5N1，代表什麼意思？
根據美國CDC公開資訊 Types of Influenza Viruses，依據病毒表面的兩種蛋白質，分為不同的類型：紅血球凝集素（HA）和神經氨酸酶（NA）。目前禽流感病毒有 18 種不同的HA（H1至H18）類型和11種不同的NA（N1至N11）類型。以H5N1為例，數字的是不同類型蛋白質的代稱，流感病毒共可以有18乘以11種組合。
專家怎麼說？
2024年07月04日，國立中興大學獸醫學院微生物暨公共衛生研究所教授 趙黛瑜
1. 這篇研究最重要的結果是什麼？是否代表H5N1病毒感染的途徑變多？是否知道H5N1感染牛的原因？
美國今年3月25日爆發第一起禽流感病毒H5N1感染乳牛的事件後，至7月1日止，已經累積感染139個牧場，橫跨美國中西部12個州。這是科學界第一次發現禽流感病毒可感染牛，對於此病毒的感染來源、傳播途徑與致病力仍有許多疑問，本篇研究的通訊作者為世界知名的流感病毒學家，透過一系列動物實驗，包括老鼠和雪貂，來了解病毒的傳播方式。
H5N1病毒的致病力高，因此必須在高生物安全防護的情況下進行實驗，將病毒感染動物的方式包括四種：食入受感染的牛乳、直接感染鼻腔呼吸道、哺乳垂直感染及空氣氣膠感染。結果發現前三種方式皆可感染老鼠或雪貂，但空氣氣膠感染則極度受限，這可能可以解釋目前仍未發生大流行的原因。
此外，動物實驗中最重要的發現是，不論是從哪一種方式受到感染的動物，七天後皆可在全身的器官發現病毒，包括乳腺，因此禽流感病毒並非只在乳牛身上會感染乳腺，在其他哺乳動物也可能感染乳腺。雖然目前H5N1感染牛的原因仍不明，但不排除由候鳥帶著病毒至美洲禽場後，在其他哺乳動物身上複製，再傳至乳牛的可能性。
2. 根據研究結果，我們需要擔心人被感染嗎？個人或台灣可以做什麼準備來降低感染風險？
目前空氣氣膠感染雪貂的實驗中，發現禽流感病毒感染人的風險極低，加上牛乳若經適當滅菌消毒後，可抑制病毒，大幅降低人感染的風險。但科學界普遍相當憂心此病毒已在美國擴散，一部分原因是美國農業部篩檢乳牛感染的牧場、周邊人員與動物的量不足，從目前檢測的量，很難知道病毒感染乳牛後有多少牧場工作人員及動物受到感染。另一原因是，雖然加州並未通報乳牛場感染禽流感病毒，但根據先前大量從廢水監測中檢測新冠病毒的經驗，卻發現在加州灣區的廢水處理廠也有禽流感病毒的遺傳物質。
雖然目前仍不清楚加州灣區廢水中禽流感病毒遺傳物質的來源，但全世界已經在準備今年這波禽流感病毒可能的疫情大流行，包括丹麥，是全球第一個國家給牧場工人接種禽流感疫苗。
利用傳統雞胚胎蛋製作禽流感疫苗需要4-6個月的準備期，目前美國已經委託莫德納公司準備給人類接種的禽流感mRNA疫苗，包括臨床試驗。台灣則是應記取2009年豬流感病毒H1N1與2020年新冠病毒大流行疫苗研發的教訓，及早開始準備。
3. 這篇研究有哪些限制，是我們應該謹慎解讀的？
與其說是限制，不如說此篇研究雖已被自然期刊接受，但仍不完全了解這株感染乳牛的禽流感病毒，包括乳牛如何受到感染、感染的雪貂血液中為何沒有測到病毒等。
H5N1病毒演化出可利用兩種（α2,3與α2,6唾液酸）受體感染生物，此病毒目前不僅在禽場、牧場造成大規模流行，感染的野生鳥類、海中與陸地哺乳動物的種類也非常多，甚至造成南極企鵝的大量死亡，實可稱為動物界的黑死病，實應匯集全球的力量，找出病毒容易發生變異的熱區與擴散的方向。
2024年07月08日，中央研究院生物醫學轉譯研究中心研究助技師 劉玟君博士
1. 這篇研究最重要的結果是什麼？是否代表H5N1病毒感染的途徑變多？是否知道H5N1感染牛的原因？
流感病毒與宿主細胞表面特定的受體（唾液酸受體）結合後，病毒就得以進入宿主體內，感染宿主。此研究證實感染牛的H5N1病毒，可同時與鳥類（α2,3-）和人類（α2,6-）的結合，這個特性可能是病毒可跨越物種感染牛、小鼠和雪貂等哺乳類的關鍵。研究也證實此高致病性的牛H5N1禽流感病毒，可透過口或呼吸道等途徑同時感染動物「呼吸道」以及「非呼吸道（如：乳腺、大腦等）」等器官，造成受感染動物嚴重疾病、甚至死亡。
2. 根據研究結果，我們需要擔心人被感染嗎？個人或台灣可以做什麼準備來降低感染風險？
本篇研究中的小鼠實驗結果，說明牛H5N1病毒可能透過乳汁由母鼠直接「垂直傳播」給幼鼠，但將病毒傳染給近距離接觸者的機率仍低。
由於雪貂呼吸道構造、呼吸道上的唾液酸受體分布及臨床症狀皆和人類極為相似，被視為流感研究的最佳動物模式，本研究亦利用雪貂證明此病毒至今「飛沫傳播」的風險仍極低。藉由上述兩種動物實驗結果可推論，只要不直接接觸（由口攝入或由鼻吸入）H5N1病毒，目前人類感染風險仍低，毋需過度擔憂。
然而，由於流感病毒具有極易突變的特點，倘若此病毒持續突變，一旦演化到很能夠適應人體時，將大幅提升感染人類的風險。因此，現階段政府及相關防疫單位仍需持續關注國際疫情、監測國內（禽）流感傳播之各項關鍵指標。同時，建議國人應避免食用生食（例如生肉、未經消毒殺菌之牛乳等），以及避免直接接觸野外生病的禽鳥或哺乳動物，以減低感染風險。
3. 這篇研究有哪些限制，是我們應該謹慎解讀的？
本研究以小鼠和雪貂，剖析牛H5N1病毒感染哺乳類和傳播的風險，然而全篇僅以被H5N1感染的牛奶中分離出來的特定病毒株，作為分析依據，得到的結果仍有所限制。不同地理位置或不同宿主、物種所分離出的H5N1病毒株可能有不同的基因序列，這些皆可能影響病毒的致病性或跨物種傳播的能力，有待未來更多研究和基因定序結果進一步解析。
2024年07月08日，國立中興大學獸醫學院微生物暨公共衛生研究所特聘教授 張伯俊
1. 這篇研究最重要的結果是什麼？是否代表H5N1病毒感染的途徑變多？是否知道H5N1感染牛的原因？
本研究探討美國牛群H5N1病毒，在不同哺乳動物的傳播能力。研究方法是以牛奶中分離的H5N1病毒，感染小鼠和雪貂。實驗結果發現牛H5N1病毒可造成小鼠和雪貂全身性感染，感染部位包括乳腺等器官。此發現強調美國牛群H5N1病毒感染哺乳動物細胞的能力，以及乳汁消毒在阻斷牛H5N1病毒傳播的重要性。
2. 根據研究結果，我們需要擔心人被感染嗎？個人或台灣可以做什麼準備來降低感染風險？
美國牛群H5N1病毒迄今僅有四件感染人案例，且皆發生於牧場工作者，迄今仍無人傳人之報導，因此仍毋須擔心。能做的事包括避免接觸禽畜或其分泌物或排泄物，勿飲用未經滅菌之牛乳等。
3. 這篇研究有哪些限制，是我們應該謹慎解讀的？
病毒感染細胞的方式之一是結合生物體內的受體，本研究使用活體外的分析方法（固相結合分析，Solid-phase binding assay），發現牛H5N1病毒既能結合鳥類的唾液酸受體，又能結合哺乳類的唾液酸受體，這是一項重要發現，但仍需在動物體內的實驗研究結果作為佐證，才能確認牛H5N1病毒是因受體結合力改變，而產生感染哺乳類動物人的能力。可參考研究文獻：Nelli R, et al. Sialic Acid Receptor Specificity in Mammary Gland of Dairy Cattle Infected with Highly Pathogenic Avian Influenza A(H5N1) Virus. Emerg Infect Dis. 2024;30(7):1361-1373)