陈化兰院士最新研究显示,新型H5N1对鸡群具有高致病性,我国疫苗仍能够有效防护H5N1

   789456   生命科学前沿    2022-06-21 18:01:00
【导读】 全球禽流感疫情爆发至今,已有超7000万的家禽死于禽流感,这场始于2021年10月以来的疫情,直到2022年6月都未曾平息。目前全球多个国家依然饱受禽流感...
    全球禽流感疫情爆发至今,已有超7000万的家禽死于禽流感,这场始于2021年10月以来的疫情,直到2022年6月都未曾平息。目前全球多个国家依然饱受禽流感疫情困扰。对此,来自中国农业科学院哈尔滨兽医研究所陈化兰院士团队对不同国家的禽流感病毒进行详细的基因分析,为全球禽流感防治提供参考。

    H5亚型流感病毒是发现最广泛的禽流感病毒,已在世界各地的家禽和野生鸟类中造成多次疾病暴发。H5病毒在自然界长期传播后,通过积累突变和与其他流感病毒亚型重组经历了广泛的进化。

    在我国日常家禽监测中,从2021年9月至2022年3月在中国收集的26767个野生鸟类和家禽样本中分离出13个H5N1病毒,表明H5N1病毒也曾传入中国。
    
    虽然携带2.3.4.4b HA基因支系的H5N1病毒在不同大陆均有广泛的检测,但在不同国家检测到的毒株的遗传关系在很大程度上是未知的,其生物学特性也很少被评价。
陈化兰院士最新研究显示,新型H5N1对鸡群具有高致病性,我国疫苗仍能够有效防护H5N1

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    2022年6月14日,Emerging Microbes & Infections发表了来自中国农业科学院哈尔滨兽医研究所陈化兰院士团队的一篇名为“Global dissemination of H5N1 influenza viruses bearing the clade 2.3.4.4b HA gene and biologic analysis of the ones detected in China”的文章,在该研究中,研究人员2020年10月以来在不同国家检测到的233种H5N1代表性病毒进行了详细的基因分析,揭示了H5N1病毒进化的整体图景,并为这些病毒的控制提供了见解。

    H5N1病毒引发禽流感爆发

    相关数据显示,2020年1月至2022年3月期间,携带2.3.4.4 HA基因支系的不同H5高致病性禽流感病毒共发生了7778起疫情,其中H5N1病毒引起暴发4284起,H5N2病毒引起62起,H5N3病毒引起15起,H5N4病毒引起14起,H5N5病毒引起158起,H5N6病毒引起24起,H5N8病毒引起3221起。H5N2和H5N6病毒的暴发主要发生在亚洲,H5N3和H5N4病毒的暴发仅在欧洲有报道,H5N5病毒在欧洲和亚洲均有暴发。在欧洲、非洲、亚洲和北美的一些国家都报告了H5N1病毒引起的疫情。
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    值得注意的是,在由H5N8禽流感病毒引起的3221次暴发中,有2788次发生在2020年10月至2021年9月之间,而在由H5N1病毒引起的4284次暴发中,有3830次发生在2021年10月之后,这表明自2021年10月以来,导致全球禽流感暴发的主要毒株已从H5N8转移到H5N1亚型。
    
    中国分离的H5N1流行特点

    在我国积极监测禽流感病毒期间,从2021年9月至2022年3月收集的26767个样本中共分离出811个禽流感病毒。这些病毒属于9种不同的HA亚型。99个H5病毒中有13个被确认为H5N1亚型。序列分析表明,H5N1病毒均携带HA基因2.3.4.4b支。从死亡野鸭的肺组织中分离到1株病毒,从活禽市场收集的鸡、鸭、鹅和鸽子拭子中分离到12株病毒。

    H5N1病毒的系统发育分析

    为了解中国H5N1病毒的来源及与其他国家H5N1病毒的遗传关系,研究人员对13株H5N1病毒进行了全基因组测序,并下载了其他国家报道的220株H5N1代表性毒株的基因组序列进行系统发育和基因型分析。
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    研究人员发现233个H5N1病毒的HA基因在核苷酸水平上具有97.4%-100%的同源性,NA基因在核苷酸水平上的同源性为88.8%-100%。本研究发现的11株H5N1病毒的HA基因与此前在亚洲发现的H5N1、H5N6、H5N8病毒的HA基因聚集在一起,另外两株病毒的HA基因与在欧洲发现的H5N1病毒的HA基因聚集在一起。

    这些结果表明,H5N1病毒的NA和内部基因具有明显的多样性,根据基因组差异,在欧洲、非洲、亚洲和北美检测到的233株H5N1病毒形成了16种不同的基因型。

    H5N1病毒的时空传播特点

    为了进一步了解病毒在各基因型中的出现、基因星座和时空分布,研究人员分析了各病毒基因型检测的时间和地点。结果发现G1病毒于2020年10月首先出现在欧洲,尤其是荷兰,并在欧洲国家流行到2022年2月。2021年11月在中国检测到G1病毒,随后2022年1月在非洲检测到了G1病毒,北美于2021年12月至2022年2月之间也检测到了G1病毒。

    研究人员发现G1病毒是在欧洲、非洲、亚洲、北美等22个国家的野鸟或家禽中发现的传播最广的毒株。
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    H5N1病毒的基因型分析
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    所有这些新型H5N1病毒HA切割位点均含有- rrkr /G-的多基性氨基酸基序,表明所有这些毒株对鸡具有高致病性或潜在的高致病性。在所有这些毒株中均检测到一系列已被报道可以增加禽流感病毒在哺乳动物中的毒力的氨基酸残基,包括HA 225G, PB1 3V和622G, PA 383D, NP 437T, 30D, 43M, M1 215A, NS1 106M。这些分析表明,H5N1病毒可能会感染哺乳动物并导致疾病。

    H5N1病毒在小鼠体内的复制和毒力

    为了评价H5N1病毒在哺乳动物中的复制和毒力,研究人员对中国在小鼠中发现的8个代表性毒株进行了检测,包括1个G1病毒、3个G7病毒、3个G9病毒和1个G10病毒。
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    结果发现代表性毒株中WD/HeB/SD012/2021、GS/GZ/S1541/2022、DK/HuB/S4465/2021、CK/JX/S40653/2021、CK/AH/S1740/2022和GS/HuN/se283/2022 6种病毒,在小鼠的鼻甲、肺、脾、肾、脑等器官中均检测到病毒的存在。50%小鼠致死剂量分别为1.8 log1050%EID50、5.4 log1050%EID50、3.7 log1050%EID50、4.0 log1050%EID50、5.2 log1050%EID50和4.5 log10 EID50。

    上述结果表明,中国检测到的H5N1病毒在小鼠体内具有不同的致病型,G1病毒WD/HeB/SD012/2021在小鼠体内的毒性最强。

    H5N1病毒的疫苗现状

    疫苗接种是中国控制高致病性禽流感的主要策略,研究人员开发了不同的疫苗毒株,以防止不同进化支或亚进化支的病毒感染。

    H5- re11疫苗种子病毒是针对携带2.3.4.4h HA支的H5病毒研制的,于2018年12月至2021年12月用于疫苗生产。H5- re13和H5- re14是最近更新的疫苗种子病毒,分别针对新检测到的携带HA枝2.3.4.4h和HA枝2.3.4.4b基因的H5病毒开发的,自2022年1月以来已用于疫苗生产。
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    研究人员用HI实验研究了这些疫苗种子病毒诱导的抗血清对13种H5N1病毒的交叉反应性。结果发现,携带2.3.4.4h HA基因的疫苗种子病毒诱导的抗血清对新出现的H5N1病毒反应较差,H5-Re14疫苗种子病毒诱导的抗血清与H5N1病毒反应较好,提示现有疫苗可能对H5N1病毒具有足够的保护作用。

    H5N1病毒对全球家禽业造成了严重破坏,为控制这一疾病已消灭了7 000多万只家禽。值得注意的是,仅在美国就有大约3000万只家禽被宰杀。该研究证明我国研制的H5- re14种子病毒对携带2.3.4.4b HA枝的H5病毒具有保护作用,此外,先前已有研究表明,新型H5/H7三价疫苗对携带2.3.4.4b HA枝的H5N1、H5N6和H5N8病毒均具有可靠的保护作用。

    鉴于H5N1病毒在野生鸟类中广泛传播,这些病毒极有可能继续危害家禽业,并对人类公共卫生构成威胁。因此,研究人员强烈建议高风险国家为其家禽接种疫苗,以保护它们免受高致病性H5禽流感的侵袭。
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