馬流感病毒在亞洲的進(jìn)化動態(tài)和分子特征的最新研究進(jìn)展

馬流感病毒(EIV)感染引起馬屬動物的嚴(yán)重急性呼吸道疾病，由于其高度傳染性和在易感宿主中快速傳播的性質(zhì)，使得馬流感(EI)成為世界上大部分地區(qū)馬最重要的呼吸道疾病之一。全世界每年均有EI暴發(fā)的報(bào)道，EIV的復(fù)雜性和抗原持續(xù)進(jìn)化仍然是開發(fā)疫苗和設(shè)計(jì)有效免疫程序的主要障礙，了解EIV在亞洲的演變對于選擇EI疫苗株和降低EI暴發(fā)的風(fēng)險至關(guān)重要。EIV的流行株為H3N8亞型，目前，流行的H3N8亞型EIV病毒株分為Florida 1分支(Florida clade 1，F(xiàn)C1)和 Florida 2分支(Florida clade 2，F(xiàn)C2)，這兩個分支均出現(xiàn)于2002年。在過去的10年中，F(xiàn)C1和FC2病毒均在亞洲多國報(bào)道過，其中，F(xiàn)C1病毒主要在日本、韓國、迪拜和馬來西亞發(fā)現(xiàn)；而FC2病毒主要在中國、印度、蒙古和哈薩克斯坦這些地理位置臨近的國家發(fā)現(xiàn)。

近期發(fā)表于《Journal of Virology》的一項(xiàng)研究通過病毒分離和生物信息學(xué)分析，揭示了近10年期間亞洲大陸EIV的進(jìn)化動態(tài)及其與全球EIV種群的關(guān)系，此外，對EIV在亞洲國家的傳播和循環(huán)，包括對其分子進(jìn)化和抗原性的影響提供了更好的認(rèn)知。該研究團(tuán)隊(duì)整合不同的分析數(shù)據(jù)集，采用RAxML進(jìn)行最大似然系統(tǒng)發(fā)育分析，然后選擇形成單系分支的序列，根據(jù)貝葉斯信息準(zhǔn)則(BIC)統(tǒng)計(jì)量推斷出分子進(jìn)化模型。系統(tǒng)發(fā)育網(wǎng)絡(luò)和PHI檢驗(yàn)表明，亞洲流行株未發(fā)生亞型內(nèi)重組事件。因此，在2002年FC1病毒出現(xiàn)后的進(jìn)化過程中，病毒重組并未發(fā)揮重要作用。該研究團(tuán)隊(duì)通過對H3N8 EIV基因組片段的單獨(dú)分析，顯示除了MP基因外，所有個體基因樹的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)均是相似的。2007年～2017年亞洲的病毒株在FC1和FC2均有分布，并呈現(xiàn)出一定的地理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。所有來自日本、韓國、馬來西亞和阿拉伯的病毒株均屬于FC1病毒，而來自大陸國家(中國、印度、哈薩克斯坦和蒙古)的病毒株則屬于FC2病毒。此外，所有亞洲FC2病毒均為單系。EIV最近的發(fā)展史顯示，從2005年～2008年，病毒多樣性呈指數(shù)級增長。這種高度多樣性在接下來的5年里略有下降。2015年前后，病毒多樣性顯著下降，此后一直保持在較低水平。

為了闡明FC1和FC2的全球系統(tǒng)動力學(xué)，該研究團(tuán)隊(duì)分析了一個包含更多信息的HA1基因數(shù)據(jù)集(DS2)，其中包括從更多國家分離的EIV基因序列。祖先位置重建表明，該兩支病毒的共同祖先和基礎(chǔ)譜系均在北美，具有較高的后驗(yàn)概率。在它們分化之后，F(xiàn)C1病毒主要在北美進(jìn)化，而FC2病毒于2002年在歐洲出現(xiàn)。在亞洲，F(xiàn)C1病毒以獨(dú)立分支的方式演化，并且其在亞洲地區(qū)的流行與國際賽馬的轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)；而亞洲內(nèi)陸的FC2病毒在2004年左右發(fā)展為兩個獨(dú)立的進(jìn)化分支，這與亞洲內(nèi)陸沒有國際性賽事而僅有區(qū)域性賽事有關(guān)。通過試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，病毒呈現(xiàn)出從西向東方向的遷移流。

為了分析HA1的結(jié)構(gòu)，該研究團(tuán)隊(duì)選取了亞洲FC1和FC2的代表性病毒株，并繪制其特征變化圖譜。結(jié)果顯示，在亞洲FC2中，所有觀察到的堿基置換突變均在三聚體的表面；而在歐洲FC2中，特征性的堿基置換突變則發(fā)生在三聚體內(nèi)。此外，還探究了這些堿基置換突變在模型結(jié)構(gòu)的整體疏水性和靜電勢中的作用。HA1的靜電勢在三聚體頂部差異較大，其中，F(xiàn)C1病毒株表現(xiàn)為非極性表面，而亞洲FC2病毒株則表現(xiàn)為極性表面。

該研究成果描述了EIV譜系的進(jìn)化、流行病學(xué)和分子特征，系統(tǒng)分析了EIV的遺傳演化，揭示了EIV兩個流行分支FC1和FC2在亞洲的演化規(guī)律和傳播方式各不相同。該結(jié)果不但豐富了EIV遺傳變異規(guī)律，而且為亞洲EI疫苗株的選擇提供了參考。