豬身上發現一種新型重組流感病毒,具備大流行特徵
2020年07月01日11:50

  來源:奇點網 

  超1000萬人感染,超50萬人死亡,新冠病毒還沒有放緩腳步的跡象。

  2020年以後的世界因為新冠病毒充滿了讓人不安的不確定性。

  而昨天,由中國疾病預防控制中心主任高福和中國農業大學預防獸醫學系主任劉金華領銜的研究團隊,在著名期刊《美國科學院院報》(PNAS)上發表的研究論文,又將我們的不安增加了幾分。

  這項研究成果發現,一種自2016年以來在豬群中占主導地位的重組流感病毒G4 EA H1N1,已經具備了在人群中大流行的所有基本特徵。例如它能感染人呼吸系統的細胞,可以通過飛沫傳播,以及它與人類流感疫苗株的抗原交叉反應性較低。更讓人擔心的是,血清學調查表明,G4 EA H1N1病毒在人群中的感染率在增加。

  基於此,研究人員建議應迅速控制G4 EA H1N1病毒在豬群中的流行,並密切監測養殖人員的情況。

論文首頁截圖
論文首頁截圖

  甲型流感病毒(IAV)是能感染人類、多種哺乳動物和禽類的全球性病毒。

  流感病毒重組是產生具有新抗原和生物特徵的新病毒的主要原因,這種重組有可能引起災難性的人類大流行疾病。

  豬,往往被視為生產具有大流行潛力病毒的“大熔爐”,因為豬流感病毒、禽流感病毒和人流感病毒都可以感染豬。這三種病毒同時感染豬之後,就能輕而易舉地交換基因,重組成新的病毒。2009年H1N1流感(pdm/09)就是一個很好的例證。

  因此對豬流感病毒(SIVs)進行持續監測,對防範病毒在人群中大流行至關重要。

給小豬做鼻拭子檢測(圖源:sciencemag.org)
給小豬做鼻拭子檢測(圖源:sciencemag.org)

  歐亞類禽型(eurasian avian-like,EA) H1N1豬流感病毒(EA H1N1)發現於2001年,隨後成為在中國豬群中流行的主要病毒。到2009年的時候,在人群中大流行的pdm/09 H1N1又在世界各地傳到豬身上。這種回傳,導致一些地區出現豬流感病毒EA H1N1和pdm/09 H1N1重組的新病毒。甚至出現了零星的傳人現象。

  不過,目前科學界對這種重組病毒的流行情況、生物學特性,以及在人群中的傳染性還缺乏瞭解。

甲型流感病毒(圖源:wiki)
甲型流感病毒(圖源:wiki)

  為瞭解決這個問題,高福和劉金華領導的研究團隊分析了從2011年到2018年間,在全國10個省採集的3萬多份豬的鼻拭子樣本。

  研究人員累計分離到179個豬流感病毒。分析編碼病毒表面刺突蛋白血凝素(HA蛋白)和神經氨酸酶(NA蛋白)的基因之後,研究人員發現165個是EA H1N1,另外有7個是pdm/09 H1N1。這說明EA H1N1是中國主要的亞型,而pdm/09 H1N1雖然起源於豬,但是現在已經不適應在豬體內繁殖了。此外,而且EA H1N1在病豬中的分離佔比從2011年的1.4% ,上升到8.21%。

  為了瞭解EA H1N1的系統發育演化,研究人員根據病毒分離時間和地點,共選取77株病毒進行全基因組測序。然後將這些序列與同一時間段所有的豬和人EA H1N1病毒對比分析。從分析結果來看,2013年之後,EA H1N1豬流感病毒的基因組多樣性增加。

EA H1N1的進化
EA H1N1的進化

  為了研究病毒的進化,研究人員又進行了分子鐘系統發育分析和基因型特徵分析。

  根據系譜分類,2011年到2018年的EA H1N1病毒可以分成G1-G6六個基因型。其中G1就是純正的EA H1N1,其他基因型的是某些基因發生替換或者變異。

 EA H1N1不同基因型隨時間的變化
EA H1N1不同基因型隨時間的變化

  從上圖不難看出,2014年之後純正的G1 EA H1N1幾乎消失了。而G4 EA H1N1從2016年開始急劇飆升,成為主流。具體來看,G4 EA H1N1病毒擁有EA H1N1病毒的HA和NA基因,pdm/09 H1N1病毒的M基因和病毒核糖核蛋白(vRNP)基因,以及TR H1N1病毒的非結構(NS)基因。

  為了評估G4 EA H1N1的人畜共患潛力,研究人員選了四株代表性的G4 EA H1N1,與兩株G1 EA H1N1和一株pdm/09 H1N1做了深入的比較。

  研究人員的第一個發現是,G4 EA H1N1的高親和力結合受體是SAα2,6Gal,與pdm/09 H1N1一樣。研究人員認為,這是G4 EA H1N1感染人體細胞的關鍵前提條件。

  隨後,研究人員利用人支氣管上皮(NHBE)細胞和肺泡上皮(A549)細胞這兩種流感病毒感染的主要靶細胞,研究了G4 EA H1N1的複製情況。

  總的來說,G4 EA H1N1的複製能力與pdm/09 H1N1相似,強於純正的豬流感病毒G1 EA H1N1。這說明,G4 EA H1N1可以在人氣道上皮細胞中高效複製。

EA H1N1在不同細胞系中的複製能力
EA H1N1在不同細胞系中的複製能力

  有了上面的細胞研究數據,接下來就可以在研究流感病毒的模式動物雪貂身上開展感染力和傳播性的研究了。

  研究結果多少有點兒讓人吃驚。

  G1 EA H1N1和pdm/09 H1N1只在雪貂身上引起了輕微的臨床症狀。感染G4 EA H1N1的雪貂臨床症狀就嚴重了,例如出現發熱、噴嚏、喘、咳嗽等,而且體重還會出現7.3%到9.8%不等的下降。

  屍檢和組織病理檢查發現,G4 EA H1N1病毒感染的肺比G1 EA H1N1或pdm/09 H1N1病毒感染的肺有更嚴重的病變,例如有明顯的多灶性合併區、出血和水腫,並表現出更嚴重的支氣管周圍炎和支氣管肺炎。

EA H1N1感染雪貂後的病理檢測結果
EA H1N1感染雪貂後的病理檢測結果

  那G4 EA H1N1是如何在雪貂之間傳播的呢?

  研究結果顯示,G4 EA H1N1與pdm/09 H1N1一樣,都可以通過直接接觸傳播和呼吸道飛沫傳播。而G1 EA H1N1不能通過兩種方式傳播。

  基於此,研究人員認為,G4 EA H1N1有能力輕易感染人類。

EA H1N1傳播能力的檢測
EA H1N1傳播能力的檢測

  那G4 EA H1N1究竟能不能從豬跳到人的身上,實現跨物種傳播呢?

  為了搞清楚這個問題,研究人員在養殖人員群體中做了血清學檢測。從2016年到2018年,共收集了15個農場的338份養殖人員血清樣本。此外,還收集了230份來自普通家庭的血清樣本作為對照組。

  檢測結果讓研究人員感到不安。

  在338分養殖人員的血樣中,有35份對G4 EA H1N1呈陽性,佔比10.4%;對照組也有10份呈陽性,佔比4.4%。在控制pdm/09 H1N1的交叉反應之後,兩組之間的差異依然顯著。

血清檢測結果
血清檢測結果

  隨後,研究人員又分析了血清採集年份、年齡和性別與G4 EA H1N1病毒血清流行率的關係。在養殖人員群體中,2016年、2017年和2018年G4 EA H1N1病毒的血清陽性率分別為6.7%、11.7%和11.7%。

  另外,值得注意的是,18歲至35歲這個年齡段的養殖人員的血清陽性率為20.5%,顯著高於其他年齡組。不同性別之間沒有差異。研究人員認為,這些數據表明,年輕的養殖人員感染G4 EA H1N1病毒的風險較高。

不同人群的血清學檢測結果
不同人群的血清學檢測結果

  在研究的最後,研究人員還探索了現有的流感疫苗是否能保護人類免於感染G4 EA H1N1。遺憾的是,G4 EA H1N1病毒在抗原上與目前人類流感疫苗毒株不同。這也意味著,目前的流感疫苗不能保護人類免於感染G4 EA H1N1病毒。

  總的來說,研究人員認為以上的研究結果,支援G4 EA H1N1能由豬傳給人的假說。而且,人感染G4 EA H1N1之後,將進一步增強G4 EA H1N1對人體的適應性,增加病毒在人群中大流行的風險。

  因此,我們應該迅速控制目前正在豬群中流行的G4 EA H1N1病毒,並密切監測養殖人員的情況,降低G4 EA H1N1病毒在人群中大流行的風險。

  願G4不來添亂。

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