H7N9禽流感病毒跨种传染人类之因

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H7N9禽流感病毒在2013年首先在中国内地爆发,自2016年入冬至今,病毒迅速扩散,全国感染宗数逾500宗。香港大学新发传染性疾病国家重点实验室及李嘉诚医学院微生物学系的研究团队发现H7N9禽流感病毒因基因突变,引致病毒容易感染人类,令禽流感疫情持续。

港于1997年出现首宗人类感染H5N1禽流感个案。自1997年以来,多个国家已出现多种禽流感病毒感染人类的病例,H5N1禽流感病毒已经在全球感染超过800人,当中近一半人死亡。

H7N9

另一种H7N9禽流感病毒则在2013年首先在中国内地华东地区爆发,之后不断有新增感染人类个案,至2017年初,全国已有17个省份的城市确认发生感染病例,总病例超过1200宗,其中400多例死亡。

尽管全国主要城市的活禽市场在2013年爆发后已经关闭,自2017年伊始至今短短三个月,H7N9禽流感累积感染个案迅速增加至超过380宗,其中121宗死亡。虽然其他禽流感病毒如H5N1及H9N2也有出现感染人类的情况,不过医学界普遍认为H7N9病毒疫情并不寻常,亦未有研究揭示H7N9病毒广泛感染人类的同时,却又能在禽类有效传播的原因。

禽流感病毒必须依赖宿主细胞进行繁殖才可异常地感染人类,这种特别的自然机制限制着不同物种间的病毒感染和传播,所以一般的禽流感病毒是不容易感染和传播至哺乳类动物和人类;同样,季节性流感病毒也不会感染禽鸟。

香港大学新发传染性疾病国家重点实验室及李嘉诚医学院微生物学系最新的研究揭示了H7N9禽流感病毒能在禽类有效传播及可跨种感染人类的原因。研究团队分析了2013年以来的H7N9病毒基因,发现所有H7N9病毒都在NS基因组,带有一个名为「NS-G540A」的独特突变。通过分子病毒学分析,研究团队发现这个突变位于一个新发现的基因表达调控位点 ── 外显子剪接增强子区(Exonic Splicing Enhancer,ESE)。所有流感病毒都有这个位点,属于宿主细胞限制病毒繁殖和跨种感染的机制之一,而外显子剪接增强子区及剪接调控蛋白SF2的相互作用,正是调节病毒在受感染的细胞中繁殖效率的关键,而这个突变可以增强H7N9病毒感染哺乳类细胞的能力。

研究团队证明这突变增强H7N9病毒在哺乳类细胞的感染和繁殖能力,却没有减弱病毒在禽类细胞繁殖的效率(此突变在能感染人类的H10N8和H5N6禽流感病毒中也有出现)。病毒基因组分子溯源分析发现,突变从2000年已开始在H9N2病毒出现,此后在禽类逐年增加,到了2012年变成为禽类流行的主要病毒群体。2013年爆发的H7N9病毒是从H9N2病毒获得内部基因,并与来自野鸟的血凝素(Haemagglutinin,HA)及神经氨酸苷酶(Neuraminidase,NA)重组,成为目前感染人类的H7N9病毒。

跨物种传播

一般来说,能感染人类的病毒在禽类的繁殖和传播会受到限制,但H7N9病毒带有在哺乳类(包括人类)的细胞繁殖能力的独特突变,却同时在禽类中仍然有效传播,这种适应性繁殖使H7N9病毒得到其他禽流感病毒没有的跨种感染人类的能力,在接触人类细胞时进行一定程度的繁殖,使H7N9病毒能够比其他禽流感病毒更有效地跨种感染人类,引发疾病。

香港大学微生物学系教授陈鸿霖教授表示:「此新发现解释了H7N9禽流感病毒在禽类流行同时又较容易感染人类的分子机制,为今后监测各种流行性禽流感病毒跨种感染人类的能力,以及防止未来禽流感病毒演变成有效在人与人之间传播提供了重要的分子标记,这标记有助研发新型抗流感药物,为控制病毒在哺乳类细胞有效繁殖提供新标靶。」

研究已于3月22日在国际期刊《自然通讯》(Nature Communications)中发表。3

 

H7N9禽流感病毒带有NS-G540A基因突变,这突变能增强H7N9病毒在哺乳类细胞的感染和繁殖能力,但却没减弱病毒在禽类细胞繁殖的效率。

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