刘军团队揭示禽流感病毒宿主适应性“基因调频”的进化特征及其与临床转归的相关性

来源：病毒学界

H7N9和H5N1等禽流感病毒可通过跨物种传播感染人和其他哺乳动物。在感染过程中病毒基因组会发生适应性进化，例如PB2基因的627位点会发生由禽特征性的谷氨酸（627E）替代为哺乳动物特征性的赖氨酸（627K），这在哺乳动物细胞培养试验、小鼠和雪貂等动物感染模型中得到验证。但在感染人的过程中，H7N9禽流感病毒在人体呼吸道中的进化特征，及其与患者临床发病之间的关联尚不明晰。

近日来自中国的科学家们，在禽流感病毒宿主感染机制研究方面取得突破，相关成果已在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（PNAS）杂志在线发表 ，题为“Dynamic PB2-E627K substitution of influenza H7N9 virus indicates the in vivo genetic tuning and rapid host adaptation”[1]。同时，该成果被选为PNAS的研究亮点作重点介绍（"This Week in PNAS"）。

H7N9禽流感病毒的PB2-627和-701位点在人体内及禽/环境样本中的不同进化特征

研究人员利用H7N9患者呼吸道样本，及与病人有流行病学关联的活禽/环境中检测到的阳性样本，进行直接的深度测序，结合临床收集的数据，通过大数据分析等方法系统阐述了禽流感病毒通过“基因调频（Genetic tuning）”适应宿主进化的特征；并发现病毒的关键位点进化特性与患者的临床表现息息相关。研究人员为更好地阐述病毒的“基因调频”特征并进行定量分析，创造性地使用了一系列参数对病毒的适应性进化的状态和速度进行描述。在活禽/环境来源的样本中，H7N9的PB2基因的禽类特征性位点627E始终具有优势地位；而患者样本具有不同比例的哺乳动物特征性627K，表明在感染过程中患者体内H7N9正在发生快速的适应性变化；与此不同的是，无论是患者还是活禽/环境相关的样本中，禽类特征性位点PB2-701D始终具有优势地位；从一名患者的病程中连续采集的样本中，H7N9的PB2-627E随着疾病进展被逐渐替换为627K，提示在宿主体内病毒的动态适应性。这些结果表明，H7N9病毒在患者体内发生着动态的宿主适应，以便更好地复制病毒，也就是所谓“基因调频”。值得注意的是，研究发现H7N9 PB2-E627K宿主快速适应与患者的疾病严重程度甚至死亡转归之间存在显著相关性。本研究描述了H7N9禽流感病毒在人体内的“基因调频”的进化特征，并首次揭示禽流感病毒的适应性进化与临床疾病严重程度的相关性，对于禽流感病毒相关诊治和防控具有重要意义。

值得一提的是，2015年，刘军研究员与中国疾控中心病毒病所援助塞拉利昂埃博拉检测队同事对埃博拉病毒在宿主体内的变异进行了研究，发现埃博拉病毒在患者感染过程中的不同疾病进展期，一系列基因位点（包括多个T>C突变）发生同向同时的动态进化。该论文发表在生物安全专业英文期刊 Biosafety and Health 上 [2]。

H7N9禽流感病毒的动态”基因调频“及其与病人临床表现的相关性

该项系统性的工作首次揭示了H7N9禽流感病毒“基因调频”特性及其与病人临床表现的相关性，丰富了我们对于禽流感适应性进化特征的理解，也为病毒感染诊治提供了重要信息。中国疾控中心病毒病所刘军研究员、深圳第三人民医院邹容容医师、杭州市疾控中心李钧副主任技师和潘劲草主任技师为论文共同第一作者；中国疾病预防控制中心高福院士和深圳市第三人民医院刘映霞教授为共同通讯作者。本研究得到了科技部科技重大专项、国家自然科学基金（优秀青年科学基金和创新研究群体项目）以及深圳市三名工程等项目的资助。