2022年美国猴痘病毒暴发期间基因组缺失模式揭示痘病毒进化新机制及其对公共卫生的潜在影响

本期推荐猴痘病毒（MPXV）在2022年全球暴发期间的大规模基因组缺失研究。研究人员系统分析了美国2000余个Clade IIb MPXV基因组，发现31种大片段缺失（573–21,576 bp），多集中于基因组末端区域，导致宿主范围基因（如MPXVgp010/CP77）和免疫调节基因（如CrmB）丢失，甚至产生新型融合蛋白。其中3370 bp缺失株在路易斯安那州形成局部传播优势，而913 bp缺失在多国独立多次出现。该研究揭示了痘病毒通过基因组缺失驱动进化的新机制，并警示缺失可能影响诊断（如Clade II特异性PCR靶点）和抗病毒靶点（如Tecovirimat靶点F13L），为疫苗和诊断试剂设计提供关键依据。

　　

2022年，猴痘（mpox）疫情在全球突然暴发，人类面临自天花灭绝后最大规模的正交痘病毒（Orthopoxvirus）威胁。猴痘病毒（MPXV）作为痘病毒科（Poxviridae）成员，虽以DNA病毒身份享有较低点突变率，却擅长以基因组重组和缺失“暗度陈仓”——这种进化策略可能助其快速适应新宿主，甚至逃逸医疗干预。但大规模暴发期间，MPXV究竟多频繁地“丢弃”基因？这些缺失如何分布？是否催生了优势变异株？更关键的是，会否让我们的疫苗、药物和检测工具瞬间失灵？这些问题亟待解答。

美国疾病预防控制中心（CDC）的Crystal M. Gigante团队在《Nature Communications》发表了针对2022年美国MPXV基因组缺失模式的深入研究。他们通过宏基因组测序和生物信息学分析，系统筛查了2362个Clade IIb谱系B.1病毒基因组，发现64个样本（2.7%）存在31种独特的大片段缺失（>500 bp），尺寸从573 bp至21,576 bp不等。这些缺失集中分布于基因组首端25 kb或末端50 kb区域（除一处位于135 kb处），常涉及宿主范围基因和免疫调节基因，甚至导致新型融合蛋白产生。研究还发现一个3370 bp缺失株在路易斯安那州形成局部传播集群，而另一个913 bp缺失可能在不同谱系中独立多次出现。该成果不仅揭示了痘病毒进化中此前未被重视的缺失机制，更为公共卫生应对策略敲响警钟——病毒可能通过缺失直接“删除”药物靶点或诊断探针。

研究采用多项关键技术：一是基于Illumina NovaSeq 6000的宏基因组测序，直接检测临床样本（如病灶拭子或结痂）中的病毒DNA，避免扩增偏倚；二是利用PolkaPox流程进行基因组组装和缺失验证，通过读段覆盖度分析和缺失连接点确认保证准确性；三是结合系统发育分析（IQ-TREE）和流行病学调查，追溯缺失株的传播路径；四是通过PCR实验验证公共数据库中疑似缺失（如913 bp缺失）；五使用TOSTADAS进行基因组注释和NCBI数据提交，确保数据可重现性。样本来源覆盖美国多州公共卫生实验室提交的临床剩余样本。

缺失分布与基因影响

几乎所有缺失均避开基因组中心保守区，集中于末端非必需基因区。11个缺失涉及串联重复区（如AT重复序列），16个导致末端反向重复（ITR）缩短，最短仅余447 bp。基因层面，缺失导致22个预测编码序列（CDS）丢失，11个缺失影响猴痘特异性主要抗原表面糖蛋白B21（MPXVgp182/OPG210），9个缺失破坏肿瘤坏死因子受体同源物（CrmB/MPXVgp002/190），宿主范围基因（如MPXVgp180/SPI-1、MPXVgp010/CP77）和锚蛋白重复基因（如MPXVgp004）也频繁受累。部分缺失产生框内融合蛋白，如3370 bp缺失将VACV-COP A51R与A55R同源基因连接为新型融合蛋白。

缺失株的传播动力学

多数缺失为孤立事件，但8种缺失出现在多例中。其中3370 bp缺失（MPXVdel 14）在28例中检测到，涉及路易斯安那州25例及犹他州、得克萨斯州、佐治亚州各1例。系统发育分析显示这些病毒形成单系群，推测源于共同祖先，并在路易斯安那州局部传播优势（2022年末占该州测序样本多数）。另一913 bp缺失（MPXVdel 4）在CDC发现12例，全球公共数据库另存49例（来自葡萄牙、德国、波兰等地）。该缺失导致宿主范围蛋白OPG023（MPXVgp010）C端截短，且分布于多个B.1亚谱系（B.1.2、B.1.3等）。系统发育分析不支持单一起源，提示其可能独立多次出现或发生回复突变。

公共卫生启示

9种缺失影响Clade II特异性PCR检测靶点（CrmB基因），其中2种缺失同时破坏双拷贝基因，可能导致假阴性。尽管目前尚无优势缺失株广泛传播，但自然缺失株的涌现证明MPXV可藉此规避医疗对策——例如，靶向主要抗原B21的血清学检测或可能因基因丢失失效，而抗病毒药Tecovirimat靶点F13L虽未在本研究缺失中受累，但其点突变所致耐药性已有报道。研究强调，诊断试剂应靶向基因组中心保守区（如DNA聚合酶基因E9L）或多靶点并联，以规避缺失风险。

该研究首次系统揭示MPXV在暴发期间的大规模缺失现象，证明痘病毒通过“基因组缺失”驱动进化，而非仅依赖APOBEC3诱导的点突变。缺失集中发生于宿主范围与免疫调节基因区，印证了“基因减少促进宿主限制”的痘病毒进化理论。尽管当前缺失株未成为主导，其反复出现警示我们：病毒可藉此快速调整宿主适应性，甚至直接删除医疗干预靶点。未来监测需整合缺失检测，并优化诊断与防治策略，以应对痘病毒“暗度陈仓”式的进化突袭。