研究進(jìn)展評述

在人與人之間通過呼吸道高效傳播的能力是新發(fā)流感病毒引起人流感大流行的先決條件，但流感病毒傳播能力遺傳決定因素至今并不完全清楚。揭示流感病毒傳播能力遺傳機(jī)制對人流感大流行的預(yù)警以及防控疫苗和藥物研發(fā)都至關(guān)重要，因此一直是病毒學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。2013 年出現(xiàn)在我國的H7N9 亞型禽流感病毒已導(dǎo)致1560 多人感染，致死率近40 %。更重要的是，多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)H7N9 病毒可在雪貂或豚鼠(注：雪貂和豚鼠是評估流感病毒傳播能力的兩個重要動物模型)之間通過呼吸道飛沫傳播，表明H7N9 病毒具有在人之間水平傳播的巨大潛力。陳化蘭院士團(tuán)隊(duì)以具有不同傳播能力的H7N9 病毒為模型研究并揭示了新的決定流感病毒傳播能力的遺傳標(biāo)記，相關(guān)結(jié)果近日在《Journal of Virology》在線發(fā)表。

該研究團(tuán)隊(duì)首先比較了4 株H7N9 病毒在豚鼠之間的傳播能力，發(fā)現(xiàn)一株病毒(AH/1)能有效傳播，其余3 株病毒(SH/2，CK/S1053 和PG/S1421)不能在豚鼠之間傳播。AH/1 與SH/2，PG/S141，CK/S1053之間分別有1 個，2 個和8 個氨基酸的差異。他們以高效傳播的AH/1 株為背景，構(gòu)建了一系列的單基因重配病毒或單個氨基酸突變病毒，并在豚鼠上評估了這些病毒的呼吸道飛沫傳播能力。研究發(fā)現(xiàn)：NA 蛋白I26M 突變并不影響AH/1 的傳播能力；CK/S1053 病毒NA 基因的替換會降低AH/1 的傳播能力；而 PB2 蛋白 V292I 和 K627E 以及 M1 蛋白 D156E等3 個突變都可分別使AH/1 徹底失去在豚鼠間的傳播能力。深入探究發(fā)現(xiàn)，此3 種影響傳播能力的氨基酸突變以及NA 基因的替換都使得AH/1 在A549 細(xì)胞上的復(fù)制能力下降。PB2 蛋白V292I 突變使得病毒在DF-1 以及A549 細(xì)胞上的聚合酶活性顯著下降，而PB2 蛋白K627E 突變使得病毒僅在A549細(xì)胞上的聚合酶活性顯著下降，但在DF-1 細(xì)胞上并無變化。神經(jīng)氨酸酶酶活性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CK/S1053的NA 蛋白的酶活性低于AH/1，可能是rAH/1-CK/1053-NA 傳播能力減弱的原因。電鏡觀察發(fā)現(xiàn)AH/1病毒中絲狀粒子僅有7 %，而CK/S1053 病毒中絲狀粒子近33 %；而M1 蛋白156 位突變會影響病毒形態(tài)，因?yàn)锳H/1-M1-156E 突變株中絲狀粒子近35 %。

以上研究表明 H7N9 病毒 PB2 蛋白 I292V，E627K 以及 M1 蛋白 E156D 是確保 H7N9 病毒 AH/1在豚鼠之間高效傳播能力不可或缺的遺傳突變。該研究團(tuán)隊(duì)此前已發(fā)現(xiàn)PB2 蛋白E627K 突變影響流感病毒的傳播能力，而PB2 蛋白I292V 和M1 蛋白的E156D 突變對流感病毒傳播能力的貢獻(xiàn)則是該研究的原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)。值得一提的是，與PB2 蛋白E627K 這一經(jīng)典的哺乳動物適應(yīng)性突變不同，PB2 蛋白I292V突變和M1 蛋白E156D 突變已經(jīng)廣泛存在于家禽的H7N9 以及 H9N2 病毒中。也就是說，自然界中H7N9 病毒和H9N2 病毒已經(jīng)具備了這兩個與在哺乳動物之間傳播能力有關(guān)的突變。

流感病毒粒子具有多形性。以前發(fā)現(xiàn)H1N1 病毒的傳播能力與絲狀粒子比例呈正相關(guān)。而本研究發(fā)現(xiàn)H7N9 病毒的傳播能力與絲狀粒子比例呈負(fù)相關(guān)，M1 蛋白D156E 突變增加了病毒中絲狀粒子比例而使H7N9 病毒徹底喪失了傳播能力。這一發(fā)現(xiàn)顛覆了人們對流感病毒傳播能力與病毒形態(tài)關(guān)系的傳統(tǒng)認(rèn)識。該研究強(qiáng)調(diào)流感病毒的傳播能力受病毒多個基因的影響，是流感病毒多個病毒蛋白共同作用下實(shí)現(xiàn)的。