頂尖病毒學專家JVI發文:來源於蝙蝠的新型流感病毒變異後可在哺乳動物中複製

2021-01-15 醫學權威

美國疾病控制與預防中心和威斯康辛大學麥迪遜分校以及日本東京大學的研究人員，發現一種源於蝙蝠的新型甲型流感病毒出現變異後，會增強病毒在哺乳動物中的複製能力。該研究成果早些時候以「Mutationsin the Neuraminidase-Like Protein of Bat Influenza H18N11 Virus Enhance VirusReplication in Mammalian Cells, Mice, and Ferrets」為題發表於國際病毒學權威期刊《Journal of Virology》。

該文通訊作者Yoshihiro Kawaoka教授是全球公認的頂尖病毒學專家。Yoshihiro Kawaoka教授2013年當選美國科學院外籍院士，2016年當選美國微生物科學院院士，現為威斯康辛大學麥迪遜分校和東京大學教授，主要研究流感病毒跨物種傳播導致人類流行病的分子機制和流感在家禽和哺乳動物中發病的分子機制，以及伊波拉病毒蛋白在病毒複製和致病機理中的作用。因在理解和預防流行病方面做出的努力獲得過2014年《POPULARMECHANICS》雜誌授予的突破技術獎。他的工作還為流感疫苗的生產提供了一種更快捷、更經濟的方式，其團隊建立的一種新型病毒操作策略「反向遺傳學」系統徹底改變了該領域。

在本文中，科研人員對甲型流感病毒H18N11進行了研究分析。該病毒於2013年發現於南美蝙蝠中，是一種新型病毒，不過並未從蝙蝠樣本中分離到具有傳染性的毒株。

為了表徵蝙蝠病毒H18N11，研究人員利用反向遺傳學手段，將H18N11基因序列克隆到相應載體，在人胚腎細胞293T中表達，然後用含有病毒的293T細胞上清感染犬腎亞克隆MDCK II細胞。起初，MDCK II細胞未出現病變，繼續用細胞上清在MDCK II 細胞中傳代。傳遞第5代時，接種的細胞出現病變且3天後細胞出現分離。收集該階段的病毒進行整個基因組測序，發現H18N11病毒的神經氨酸酶（NA）樣蛋白存在F144C和T342突變。隨後研究人員發現這些突變會增加病毒在哺乳動物細胞、小鼠和雪貂中的複製力和毒力。

在MDCK II細胞中，NA-F144C突變毒株的滴度大於野生型毒株，而且NA-F144C/T342A雙突變毒株表現出協同效應，病毒滴度更高；在MDCK細胞中，野生型和單突變H18N11病毒株的複製能力有限，雙突變的協同效應使得病毒高效複製；類似的，在人肺腺癌細胞Calu-3中，野生型和單突變H18N11毒株複製能力較弱，雙突變株明顯表現出更強的複製能力。

對6周齡雌性BALB/c小鼠鼻腔進行不同突變體H18N11病毒接種，2周的觀察期內小鼠體重正常，也未出現病狀。在接種後3天/6天小鼠解剖後的病毒滴定實驗發現，感染野生型H18N11病毒的小鼠，無論接種3天還是6天後，僅在一隻小鼠的肺部檢測到病毒。

感染NA-F144C突變型H18N11病毒小鼠在第3天一隻，第6天所有小鼠肺部都可檢測到病毒；感染NA-T342A或NA-F144C/T342A雙突變型H18N11病毒小鼠除了在肺部，在鼻甲也能檢測到病毒（如下圖）。

以上數據表明野生型H18N11毒株能在小鼠的肺中低效率的複製，而NA-T342A單突變或NA-T342A/F144C雙突變型毒株讓病毒擁有了在呼吸器官中複製的能力。

雪貂是流感病毒研究常用的模式動物。採用同樣的方法，研究人員發現了與小鼠類似的結果，感染野生型H18N11毒株的雪貂，只有一隻僅在鼻甲處檢測到病毒；而感染NA-F144C和NA-T342A單突變型H18N11毒株的雪貂有3隻檢測到。

感染NA-F144C/T342A雙突變型H18N11毒株的雪貂在肺和氣管處也能分離到病毒（如下圖）。這些數據表明，野生型H18N11在雪貂中的複製能力有限，而NA-F144C/T342A突變擴寬了病毒在呼吸道的嗜性，病毒能在一些雪貂的氣管和肺部複製（如下圖）。 

最後研究人員利用透射電鏡，在MDCK II細胞中觀察到感染NA-F144C/T342突變毒株的細胞釋放的病毒顆粒數量多於感染野生型毒株的細胞，這與雙突變H18N11毒株擁有較強複製能力一致。

儘管作者表示蝙蝠流感病毒NA樣蛋白及NA-F144C/T342突變在蝙蝠流感病毒生命周期中的確切作用仍然存在疑問。但小編認為，新型病毒在人類中的多次出現，除了人類與不同動物的接觸越來越密切有關外，病毒也在為自己的生存而「努力」。

儘管病毒的鬼步也許無法一次跨入人類，但它們總會一次一次的「改變自己」，一步一步「不放棄」的向高等動物進發。相信集聚人類智慧，最終的贏家終將是我們。

參考文獻：

Zhong G, Fan S, Hatta M, etal. Mutations in the Neuraminidase-Like Protein of Bat Influenza H18N11 VirusEnhance Virus Replication in Mammalian Cells, Mice, and Ferrets. J Virol.2020;94(5):e01416-19. Published 2020 Feb 14. doi:10.1128/JVI.01416-19

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