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中国科学院:H7N9病毒突变具有人际传播能力

来源:河洛网    发布时间:2020-10-18     发布人:洛阳新闻网

H7N9:突变,风险

中国科学院:H7N9病毒突变具有人际传播能力

中国科学院微生物研究所对两种最令人担忧的禽流感病毒H5N1和H7N9的跨物种传播机制进行了解码,发现H7N9病毒已经发生突变,开始具有有限的人际传播能力。

无论是政府官员、科学家还是公众,他们都迫不及待地想找出这两个问题。禽流感会在人与人之间传播吗?禽流感何时会在人与人之间传播?

H5N1和H7N9是近年来对人类构成最大威胁的两种禽流感病毒。自从H5N1病毒于1997年首次感染人类以来,它已经在世界上60多个国家造成了严重破坏,死亡率高达60%。H7N9在2013年2月底首次出现在中国长江三角洲地区后,也是一种威胁。10个月内,中国12个省市发现148人感染,其中46人死亡。

在这样的高峰时刻,北京生命科学研究院副院长、微生物研究所研究员、中国科学院中国疾病预防控制中心副主任高福带领他的研究团队在分子水平上破译了两种最令人担忧的禽流感病毒H5N1和H7N9的跨物种传播机制。

寻找关键突变

中国科学院微生物研究所副研究员刘宅做了一个类比。流感病毒中的八个基因组成一个团队,其中血凝素由团队领导编码,帮助病毒进入细胞。编码神经氨酸酶的副领导负责从细胞中释放病毒。其他六个内部基因片段主要负责病毒复制。

高孚的研究团队专注于透明质酸蛋白,透明质酸蛋白是病毒侵入细胞的关键。它能与细胞表面的受体结合,帮助病毒打开细胞门。对应的关系就像钥匙和锁。

流感病毒不是万能的。它不能进入所有物种的细胞。它有更喜欢与之结合的细胞受体。一些流感病毒只能与鸡细胞结合,而另一些病毒可以侵入人类细胞。

在上呼吸道有一个唾液酸受体通过α-2,6糖苷键连接。传统的季节性人类流感病毒非常善于识别和结合这种受体,从而入侵人类细胞。在下呼吸道,与家禽呼吸道相似的α-2,3受体同时存在,这是禽流感病毒喜欢与之结合的受体。

在正常情况下,禽流感病毒不容易渗透到人类的下呼吸道。只有当病毒达到一定量时,它才能到达下呼吸道,造成严重的肺部感染。这也是禽流感病毒发病率低、死亡率高的原因。

虽然H7N9和H5N1病毒尚未获得广泛的人与人之间的传播能力,但一旦这些病毒获得了通过基因突变或重组优先结合人类上呼吸道细胞的能力,它们就有可能进化出能够在人与人之间传播的禽流感病毒。

政府、科学家和公众一直担心这是否会发生。毕竟,在历史上,由于基因突变和重组而获得人际传播能力的H1、H2和H3流感已经在大范围人群中流行,并出现了“流感”。

以H5N1为例,高福和他的研究团队在2013年5月发表于《科学》杂志的一篇论文中发现,一旦Q226L的氨基酸发生突变,这种致命性极高的病毒将获得与人类上呼吸道细胞结合的能力。Q226L氨基酸的突变长期以来受到广泛关注,这也是历史上H2和H3流感从禽流感转变为人类流感的原因。

H5N1的可怕之处在于,一旦它变异,它不仅会获得与人类上呼吸道结合的能力,而且它的偏好也会随之改变,使其容易感染人类细胞,这意味着它可以在人与人之间传播。

"幸运的是,目前监测到的天然H5N1病毒尚未发生如此可怕的突变,但也有研究表明H5N1病毒正在发生突变,变得更容易受到人类感染。"该论文的第一作者、中国科学院北京生命科学研究所副研究员石毅说。

不幸的是,在目前的科学水平上,人类无法预测何时会发生突变,导致这种病毒在人与人之间传播,死亡率极高。

不久,高福的团队在H7N9的研究中也有了新的发现:他们在2013年9月5日的《科学》杂志(Science)上发表了一篇论文,称H7N9的一些流行菌株在四个关键氨基酸位点发生了突变,并获得了与人类上呼吸道细胞结合的能力。

然而,H7N9本质上是一种禽流感病毒,因为它更喜欢与下呼吸道细胞结合,下呼吸道细胞具有与家禽相同的受体。这意味着,虽然H7N9能够侵入人体上呼吸道细胞,但它只有有限的人际传播能力,即“有限的人与人之间的传播”。

"侵入下呼吸道的禽流感病毒喜欢留在肺部。肺部的病毒很难被呼出。大量粘液将它粘住,阻止它有效扩散。”伊势说。"为了在人群中广泛传播病毒,它必须优先结合α-2,6受体,即更容易结合上呼吸道细胞,更容易吸气和呼气,更容易传播。"

目前,高福的研究团队正在寻找可能导致H7N9病毒偏好与人类结合的变异,“目前,已经有一些方向,不管是H7N9还是H5N1,一旦它成为偏好与人类结合的病毒,它很可能成为下一次大流行的罪魁祸首,”给出警告。

"魔盒“还在吗

另一方面,刘宅等人也在使用生物信息学方法,试图找出禽流感是如何与野生鸟类基因重组的,以及它是如何通过家禽运输传播的。根据他们的研究,H7早就从野生鸟类进口到中国,H7N3早就分布在一些省份。然而,N9以前在中国很少被发现。据推测,它是从候鸟身上进口的,很可能是通过鹅和鸭等水禽。由于缺乏抽样,目前没有确凿的证据支持这一观点。

自2013年4月以来,H7N9一直在上海各地流传。在每一个新的领域,H7N9都在当地鸡群中与H9N2病毒重组,以取代其内部基因,即“从当地招募玩家”。由于H9N2本身在中国广泛分布和变化,H7N9也迅速产生不同的新基因型。通过基因型分子数据,人们可以推断禽流感通过家禽运输的传播途径,然后结合实际情况,为跨区域活禽运输的监测提供预警。

"通过对跨物种传播机制和传播路径的研究,为决策提供一些建议。例如,我们发现这种氨基酸突变非常重要,会导致人与人之间的传播。然后你可以监控这种突变是否会在自然界发生。一旦这种突变发生,应该改进预防和控制。"高父说。

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