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中国肺炎研究网(CAP-China)最新研究揭示人感染H7N9禽流感病毒蛋白的关键位点在患者体内动态变化规律

来源:中国肺炎研究网 发布时间:2018-05-07 17:37:17

作者:中日友好医院呼吸与危重症医学科 临床微生物与感染实验室 邹晓辉 

近日,中国肺炎研究网(CAP-China)最新研究揭示人感染H7N9禽流感病毒蛋白的关键位点在患者体内动态变化规律相关研究于2018年4月24日在线发表于美国感染病协会(IDSA)官方杂志《感染性疾病杂志》(J Infect Dis)。

链接:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29688498

该研究由中日友好医院曹彬教授团队联合苏州大学附属第一医院,南昌大学附属第一医院完成

 

科学问题

人感染禽流感H7N92013年在中国东南地区出现以后,迅速传播至其他多个省份。初期H7N9病毒对禽类低致病性,对人高致病性。自20171月初,广东地区发现了血凝素(HA)剪切位点突变的高致病性H7N9病毒。截止至201710月,H7N9病毒已造成全球1,565人感染,患者死亡率高达39%。

H7N9属于分节段的RNA病毒,不仅容易发生变异,还可通过不同亚型间不同片段之间的互换发生重配变异。H7N9病毒在我们持续进化和变异,并与中国禽类中广泛传播的H9N2病毒不断发生重配不断产生新的基因型,并形成了珠三角和长三角两个传播源头。

H7N9病毒蛋白的关键位点,如耐药性相关位点NA 292,哺乳动物适应位点PB2 627,在H7N9病毒感染人及其致病性方面起着关键作用。但是,H7N9病毒在感染患者体内经历的变化,特别是在抗病毒治疗情况下的变异,依然并不清楚

 

研究方法

本研究收集了中日医院,江苏大学第一附属医院,南昌大学第一附属医院的H7N9患者11名,动态采集患者的呼吸道样本,对其中的H7N9病毒进行二代测序。观察患者不同疾病进程时期病毒关键位点的变异,统计变异的野生型序列的比例,进而推算病毒的动态变异。

 

研究结果

H7N9病毒在同一患者体内的保守性

本研究共获得11名患者的29份样本的H7N9全基因组组序列,其中9名患者具有多个时间点的病毒序列信息。所有患者都进行了奥司他韦抗病毒治疗,部分患者还接受了帕拉米韦和激素治疗。病毒进化分析显示,同一患者的病毒在进化上呈现保守性,患者间的病毒多样性高于患者内病毒多样性。

 

图片1.png


1 H7N9病毒的进化分析

抗病毒治疗下的耐药性变异

基于病毒的全基因组序列,本研究解析了H7N9病毒的神经氨酸酶(NA)上所有耐药位点变异信息,包括R118KN2规则计数,NA蛋白118位点由精氨酸R突变为懒氨酸K,下同),E119VD151ER152KI222VR224KH274YE276DR292KN294S,和R371KR292K是最多的耐药性突变,在5名患者的9份样本中检测到。在所有发生R292K突变的患者中,均为敏感的野生型292R和耐药的突变型292K混合存在。在2号和11号患者中,耐药性突变292K出现后又消失。在7号和9号患者中,耐药性突变292K毒株与292R混合存在,尽管在这个时期患者一直在进行抗病毒治疗,对奥司他韦敏感的耐药性毒株一直存在并未被清除掉。值得注意的是,9号患者第一份样本即发现了大量的耐药性突变,而这个时期患者并未开始抗病毒治疗,说明部分患者的耐药性突变并不是在抗病毒药物选择压力下产生的。H274Y突变是流感病毒另外一个常见的耐药性突变,在一名患者的一份样本中检测到。其他耐药性相关位点未发生突变。 

图片2.png 

2. H7N9病毒耐药性位点R292K和哺乳动物适应位点PB2 E627K动态变化

哺乳动物适应位点的变异

患者H7N9病毒的PB2 627位点同样发生中动态变化,该位点由谷氨酸E突变为赖氨酸K时常常导致禽流感病毒对哺乳动物的适应性和毒力升高。在患者3和6中,PB2 627K突变最终消除了野生型病毒627E。但在患者1011中,PB2 E627K表现出了动态变化。在患者10中,野生型(E)和突变型(K)的比例在患者近10天的病程中变化不明显,在患者11中,野生型和突变型的比例发生着波动和反复,且在观察的最后一个时间点,突变型病毒未能取得优势。

 

其他片段上的关键位点变异

HA, PB1PA,和NS1上的关键位点变异很少,很少出现野生型和突变型共存的现象。

 

结论

   H7N9病毒在患者体内发生着动态变化,NA 292 PB2 627位点是变异的“热点”区域。尽管在神经氨酸酶抑制剂选择压力下出现了耐药性突变,但野生型耐药病毒株依然存在。同样的,尽管PB2 E627KD701N双突变可增强病毒的哺乳动物适应性,但这种双突变并未在患者中筛选出来。

 

研究意义:

1. 本研究所采用的动态采集呼吸道标本进行二代测序和分析的方法,为未来进一步研究H7N9禽流感病毒在宿主内的进化提供了重要思路。

2. 本研究证明H7N9耐药野生型病毒株存在,对神经氨酸酶抑制剂作为一线抗病毒药物的地位提出了挑战,并呼唤新的不同作用机制的抗流感病毒药物。

3. 虽然本研究并没有观察到H7N9病毒在宿主体内持续的适应性突变,但是由于例数少,现在下结论为时尚早。未来禽流感病毒哺乳动物的适应性突变仍需要继续密切监测,为流感大流行提供早期预警。 

 

致谢:感谢中日医院临床微生物实验室全体工作人员,感谢中国国家流感中心杨磊教授对数据分析的帮助。本研究得到国家杰出青年科学基金和国家重点研发计划的支持


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