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NatureScience热点报道中国农

2018-11-28 11:27:48

Nature、Science热点报道中国农科院新成果

生物通报道 来自中国农业科学院的科学家们通过将来自H5N1病毒的基因,与2009年禽流感大流行H1N1病毒株的基因相融合,构建出了可通过空气在豚鼠之间传播的杂合流感病毒(hybrid flu viruse),相关研究结果发表在5月2日的《科学》(Science)杂志上。

Nature和Science站都对这一研究成果表示高度关注,分别以“Scientists create hybrid flu that can go airborne”和“Single Gene Swap Helps Bird Flu Virus Switch Hosts”为题,时间对该研究进行了报道。

新型H7N9禽流感病毒正在整个中国传播的事实让世界都为之震惊,中国农业科学院的这项新研究则提醒我们,另一种不同的禽流感病毒H5N1仍然可能造成大流行的威胁

当两种病毒株感染同一细胞,并进行基因交换之时,可能会自然发生流感病毒杂合。通过这一重组(reassortment)过程生成的病毒株,导致了过去至少三次流感大流行,其中包括2009年的那次禽流感大流行。

尽管没有证据表明H5N1和H1N1发生了自然重组,但它们有大量的机会这样做。这两种病毒的地理分布和感染的物种存在相互重叠,尽管H5N1大都倾向于在自身谱系内交换基因,但流行性H1N1病毒株却似乎特别容易发生重组。

该研究的、中国农学院哈尔滨兽医研究所病毒学家陈化兰(Hualan Chen)说:“如果这些能在哺乳动物之间传播的H5N1病毒可自然生成,就极有可能发生大流行。”

“这是一项了不起的研究工作,清楚地表明了H5N1病毒株在亚洲和埃及持续的传播,将继续对人类和动物健康造成非常现实的威胁,”越南胡志明市牛津大学临床研究中心主任eremy Farrar,说。

对流感的恐惧

陈化兰的研究结果,有可能重新激起去年流感研究群体之间的争论。当时,有两个研究小组发现,如果H5N1病毒的血凝素(HA)编码基因发生某些突变,它就可以在空气中传播。这项研究工作引起了对于生物安全问题的激烈辩论,之后流感团体提出暂停一年的研究,防止生成更具传播力的病毒株。陈化兰的实验在暂停令生效之前就已全部完成,现在既然禁令已经解除,有望针对这一特性开展更多的研究工作。

Farrar说:“我相信,这样的研究是我们了解流感的关键。但这样的工作,在世界上的任何地方,都需要受到严格的监管,在已注册并通过国际通用标准认证的、安全的设施中进行。”

此前病毒学家曾经构建出H5N1重组。一项研究发现,H5N1与一种H3N24流感病毒株重组时,不能生成可传染的杂合病毒。然而在2011年,St. Jude儿童研究医院的病毒学家Stacey Schultz-Cherry证实,如果流行性H1N1携带来自H5N1的HA基因会变得更具毒力。

陈化兰研究小组将来自H5N1和H1N1的7个基因片段在每种可能的组合中进行了融合和匹配,生成了127种重组病毒,所有病毒都携带H5N1的HA基因。其中一些杂合病毒可以通过空气在笼子相邻的豚鼠之间传播,它们携带着来自H1N1的PA (polymerase acidic, 酸性聚合酶蛋白)和/或NS(non-structural protein,非结构蛋白)基因。另外两个来自H1N1的基因, NA(神经氨酸酶)和M(基质蛋白)在较小的程度上促进了空气传播,而NP(核蛋白)基因联合PA也促进了空气传播。

Schultz-Cherry说:“这是一篇具有广泛意义的论文。它确实地表明了,不仅HA,其他的蛋白也非常重要,能够推动病毒传播。”陈化兰认为,卫生组织应该监控野生病毒,看看是否存在她们在研究中鉴别的基因组合。“如果发现这些类型的重组,我们需要予以高度重视。

认识缺口

目前还不清楚这些结果是否适用于人类。豚鼠的上呼吸道除了具有哺乳动物受体蛋白,还具有鸟样的受体蛋白,因此相比在人体中,重组病毒有可能更容易于豚鼠体内结合。

科学家们也不知道杂合病毒是否和亲代H5N1一样致命。这些杂合病毒并没有杀死它们传播的任何一只豚鼠,但陈化兰认为,这些啮齿动物并不是好的人类致病性模型。

还有一种可能就是,流行性H1N1病毒株发生全球性传播,实际上可能让人们产生了一些免疫对抗其与H5N1重组,从而降低了未来大流行的风险。在早些时候的一项研究中,陈化兰和同事们证实,由流行性H1N1制成的一种疫苗可为小鼠提供保护,对抗H5N1感染。

Schultz-Cherry 说:“如果你从已接种疫苗或自然感染的人群处获取到抗体,那它们是否能与这些病毒产生交叉反应?这是一项需要去完成的重要研究。”

不过,陈化兰研究组现在正忙于应对新出现的H7N9禽流感病毒威胁。关于H5N1的研究还需等待。

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

H5N1 Hybrid Viruses Bearing 2009/H1N1 Virus Genes Transmit in Guinea Pigs by Respiratory Droplet

In the past, avian influenza viruses have crossed species’ barriers to trigger human pandemics by reassorting with mammal-infective viruses in intermediate livestock hosts. H5N1 viruses are able to infect pigs, and some of them have affinity for the mammalian type α-2,6-linked sialic acid airway receptor. By using reverse genetics, we systemically created 127 reassortant viruses between a duck isolate of H5N1, specifically retaining its hemagglutinin (HA) gene throughout, and a highly transmissible, human-infective H1N1 virus. We tested the virulence of the reassortants in mice as a correlate for virulence in humans, and tested transmissibility in guinea pigs, which have both avian and mammalian types of airway receptor. Transmission study showed that both polymerase PA gene and nonstructural protein NS gene of H1N1 virus made the H5N1 virus transmissible by respiratory droplet between guinea pigs, without death. Further experiments implicated other H1N1 genes in the enhancement of mammal-to-mammal transmission, including nucleoprotein (NP), neuraminidase (NA), and matrix (M), as well as mutations in H5 HA that improve affinity for human-like airway receptors. Hence, avian H5N1 subtype viruses do have the potential to acquire mammalian transmissibility by reassortment in current agricultural scenarios.

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