Science:禽流感将通过空气传播?

【字体: 时间:2012年06月26日 来源:生物通

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  剑桥大学的研究发现自然进化的H5N1禽流感病毒可能通过空气在人类间传播,成为人们面临的严重威胁。文章发表在6月22日的Science杂志上。

  

生物通报道:最新研究发现自然进化的H5N1禽流感病毒可能通过空气在人类间传播,成为人们面临的严重威胁。剑桥大学Derek Smith 教授和Colin Russell博士的这项研究发表在622日的Science杂志上。

目前H5N1禽流感能通过禽类感染人,但不(或极少)能在人与人之间传播。然而最近HerfstFouchier及其同事发表在Science杂志上的文章,以及ImaiKawaoka及其同事发表在Nature杂志上的文章显示,具有5种突变(核苷酸替代)或4种突变加重组的H5N1病毒能通过空气在哺乳动物间传播,即有可能在人类间通过空气传播。不过,此前人们还不知道这些突变是否会通过自然进化形成。

剑桥大学的研究人员首次对所有近15年来禽类和人类H5N1禽流感病毒的数据进行了分析。他们发现FouchierKawaoka研究中的五种突变已有两种存在于许多现存禽流感病毒株中,甚至有许多病毒株同时具有这两种突变。

研究人员表示,具有两种该突变的病毒在禽类中已经很普遍,这些病毒只要再积累3种突变就能通过空气在人类间传播。而关键问题是H5N1发生上述自然演化几率的高低。

科学家建立了病毒在哺乳动物体内复制和进化的数学模型,并对影响单个宿主体内演化出剩余三种突变的多种因素进行了评估。

增加突变进化可能性的因素:

1. 随机突变,流感病毒的复制机制生成的拷贝并不完美。流感病毒平均每次复制都会在新病毒基因组中产生约1个突变。在感染者体内存在数以亿计的病毒,因此在宿主体内会积累大量的突变。

2. 正向选择,如果剩余的突变能帮助病毒适应哺乳动物宿主,则这些增强病毒适应性的突变,会因为正向选择被优先积累。

3. 感染时长,感染者被感染的时间越长,体内产生的新病毒越多,突变积累的时间也约长。

4. 同功能的其他突变,除了FouchierKawaoka研究中的突变,可能还存在其他突变/突变组合。这也会提高在哺乳动物间进行空气传染的病毒的出现概率。

5. 禽类病毒种群的多样性。通过禽类感染人的病毒可能携带日常监控还检测不到的突变。例如,通过禽类感染人的100个病毒颗粒中有一个病毒颗粒携带关键突变,即使这一突变在宿主体内已经累积到较高水平,可能通过通过一般测序手段也无法检测到。

6. 哺乳动物间的传播,如果能传播病毒的哺乳动物携带一些关键突变,也会增加病毒进化的概率。

降低突变进化可能性的因素:

1. 有效的免疫应答,有效的免疫应答能减少感染的时间,从而减少突变积累时间

2. 有害突变,如果空气传播相关突变中存在对病毒有害的突变,就会从总体上减慢突变积累的速度。

3. 突变的特定顺序,目前人们还不知道空气传播突变是否需要特定顺序。如果需要,也将减慢突变积累的速度。

科学家在文章中推荐采取以下措施,对H5N1病毒空气传播风险进行评估并加以缓解。

第一,对发现具有飞沫传播突变病毒的地区和禽类迁徙区域加强监控。同时也应监控那些可能与FouchierKawaoka研究中的突变功能相同的突变。

第二,需要对H5N1病毒进行深度测序,研究人员在寻找可能携带关键突变的病毒时,应对单一宿主体内的病毒进行深度测序,即使目标病毒在动物体内病毒中只占一小部分。

第三,需要进一步进行研究,确定是否存在与Fouchier Kawaoka研究中不同的突变,也能使病毒在哺乳动物间进行空气传播。

第四,需要进行进一步阐明与空气传播突变/突变组合相关的病毒适应力和传播力。

Smith教授补充道:“现在这种情形就像是面临一场地震或者海啸,我们并不确切知道危机发生的时间和地点,但加强对已发生的蛛丝马迹进行监控和研究,科学家和公共卫生机构能提高风险评估的精确性并最终降低风险。”

(生物通编辑:叶予)

生物通原文摘要:

The Potential for Respiratory Droplet–Transmissible A/H5N1 Influenza Virus to Evolve in a Mammalian Host

Avian A/H5N1 influenza viruses pose a pandemic threat. As few as five amino acid substitutions, or four with reassortment, might be sufficient for mammal-to-mammal transmission through respiratory droplets. From surveillance data, we found that two of these substitutions are common in A/H5N1 viruses, and thus, some viruses might require only three additional substitutions to become transmissible via respiratory droplets between mammals. We used a mathematical model of within-host virus evolution to study factors that could increase and decrease the probability of the remaining substitutions evolving after the virus has infected a mammalian host. These factors, combined with the presence of some of these substitutions in circulating strains, make a virus evolving in nature a potentially serious threat. These results highlight critical areas in which more data are needed for assessing, and potentially averting, this threat.
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