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H7N9变种分析揭示病原体的大流行潜力

日期:2019-01-11 10:52:18

一、H7N9携带稀有H9N2,H7N3,H4N9,H11N9禽流感病毒的基因

由哈尔滨兽医研究所陈华兰教授领导的一个微生物学家团队通过测试从位于中国上海和安徽省的活禽市场和家禽养殖场收集的样本,调查了新型甲型流感(H7N9)病毒的起源。

H7N9病毒的图像(Cynthia S. Goldsmith / Thomas Rowe)2013年3月,H7N9流感病毒在中国从人类中分离出来。截至2013年4月25日,共报告了109例实验室确诊的人感染病毒病例。

根据最近从活禽市场收集的H7N9的研究,这些病毒是重配株,其中六个内部基因来自禽类H9N2病毒。然而,他们的血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA)基因的起源尚不清楚。

该团队从位于中国的活禽市场和家禽养殖场收集了970个样本(饮用水,粪便,污染土壤,泄殖腔和气管拭子)。20个样品对H7N9流感病毒的存在呈阳性。所有阳性样本均来自上海的活禽市场。其中10只从鸡中分离出来,3只来自鸽子,7只来自环境样本。

科学家对三种H7N9分离株的完整基因组进行了测序 - 来自鸡,鸽和环境样本。这些分离株的遗传分析揭示了所有八个基因区段的高度同源性。这些新型H7N9流感病毒分离株的系统发育分析表明,六个内部基因来源于禽H9N2病毒。

根据GenBank数据库,新分离的病毒的HA基因与来自鸭H7N3流感病毒的HA基因最相似,在核苷酸水平上具有95.2-95.8%的同源性。病毒分离株的NA基因与来自鸭子的H4N9,H11N9流感病毒的NA基因和来自鸭场的环境样品具有最高的同源性(97.3-97.9%)。

“很明显,新型H7N9病毒是基因重配的产物,来自一个供体的内部基因,以及来自一个或几个其他供体的HA和NA基因。”

HA受体结合特异性是宿主范围的流感病毒的主要分子决定因素。HA位置226和228处的氨基酸对流感病毒中受体结合的特异性至关重要。在新型H7N9病毒的HA蛋白中,在226位存在亮氨酸残基,其是人流感病毒中HA基因的特征。

“这一发现暗示H7N9病毒部分获得了人类受体结合特异性。检查的所有H7N9人分离物在PB2蛋白的627位含有赖氨酸残基。众所周知,这种赖氨酸残基有助于在哺乳动物宿主中复制和传播禽流感病毒。H7N9病毒在人类宿主中的复制过程中获得这种赖氨酸很可能对它们的毒力和致死性有显着贡献。”

二、H7N9变种分析揭示病原体的大流行潜力

禽流感H7N9自2013年以来一直在亚洲,并且不断发展。对新病毒变种的分析现在揭示了病原体的大流行潜力。因此,H7N9现在可以从哺乳动物传播到哺乳动物,并且在人类细胞中也令人惊讶地有效。此外,一些病毒已经对常见的流感药物产生了抵抗力。

禽流感并不是什么新鲜事。几千年来,流感病毒已经感染野生鸟类和家禽。但禽流感与禽流感并不相同:专家们今天至少区分了15种不同的病毒病变。最近,禽流感病毒H7N9在亚洲猖獗。2013年春季首次出现在中国的病原体迄今影响了约1600人,其中近40%已经死亡。他们直接接触家禽感染。H7N9在动物中传播,没有它们明显生病。然而,到目前为止还不可能进行人与人之间的传播。但这可能很快就会改变。在2013年第一次流行病后,它变得明显该病原体已完成对其新宿主的初步适应步骤。几种H7N9病毒似乎也对常见药物产生抗药性 - 这是一个令人担忧的发展。病毒有一天会克服物种障碍然后产生大流行的风险有多大?

从雪貂到雪貂

现在,东京大学的Yoshihiro Kawaoka周围的科学家们对这个问题进行了调查。在他们的研究中,研究人员分析了2017年初死于禽流感的中国病人的病毒样本。他们发现这种病原体是H7N9病毒的高致病性亚型 - 在过去的四次流行病中仍然是所谓的低致病性病毒猖獗。此外,他们在样本中发现了病原体的不同变体:这些病毒中的一些仍然易受所谓的神经氨酸酶抑制剂的影响。反过来,其他人已经对这些药物产生抗药性,这些药物通常用于流感治疗并阻断对病毒生长很重要的酶。

为了克服物种屏障,流感病毒必须能够在人体细胞中繁殖良好。H7N9病毒会成功吗?实验室实验表明:事实上,所有研究的病原体变异体在人类气道细胞中成功繁殖。然而,抗性变体不像其他形式的病毒那样有效生长。随后,Kawaoka的团队测试了这些病毒是否也可以在哺乳动物之间传播 - 这是克服物种屏障的第二个先决条件。雪貂的测试证实了这一点:感染H7N9的动物感染了相邻网箱中的健康同种。病原体的所有变体似乎都能够通过从哺乳动物到哺乳动物的液滴感染传播。并且致命的后果:正如研究人员报道的那样当感染非抗性病毒变种时,该疾病通常在雪貂中致命。“这表明该病毒比其低致病性前辈更具攻击性,”Kawaoka说。

只是时间问题

根据科学家的说法,病原体的一个变体只是时间问题,它结合了现在研究的变种的特征:对常见流感治疗的抵抗力以及具有致命潜力的人体细胞的特别有效的增加。“到目前为止,还没有记录到人与人之间的传播。但显然H7N9病毒已在今天的哺乳动物之间传播。如果它继续下去,它将很快能够产生具有大流行潜力的病原体,“Kawaoka警告说。因此,首先必须密切监测病毒的进一步发展。另一方面,迫切需要针对抗性H7N9变体的新药。研究人员已经确定了一种可能的方法。所以他们发现了所有测试的病毒都对称为favipiravir的病毒RNA聚合酶抑制剂敏感。因此,这种药物可能成为抗击禽流感的新武器。


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