编辑推荐:
为探究猪流感病毒(SIV)遗传演化和生物学特性,浙江大学研究人员对中国东部分离的 H3N2 SIV(ZJ-SW19)展开研究。结果显示 ZJ-SW19 是重配毒株,能结合多种受体并在小鼠肺部有效复制。该研究为防控 SIV 提供依据。
在动物与人类健康的交叉领域,流感病毒始终是一个不容忽视的 “威胁分子”。猪,作为流感病毒的重要宿主,宛如一个危险的 “混合容器”,当猪流感病毒(Swine influenza virus,SIV)在猪群中肆意传播时,不仅会导致猪出现呼吸道疾病,严重时甚至会造成高死亡率。而且,SIV 还可能与禽源或人源流感病毒发生重配,产生新毒株,进而威胁人类健康。例如,2009 年的甲型 H1N1 流感大流行,其病毒便是多种来源病毒重配的结果。在中国,随着养猪和家禽养殖规模的不断扩大,流感病毒重配和感染的风险也在急剧上升。然而,关于中国东部地区 H3N2 SIV 的遗传和分子特征的研究却十分匮乏。为了填补这一知识空白,浙江大学医学院附属第一医院传染病诊治国家重点实验室等机构的研究人员,针对这一问题展开了深入研究,相关成果发表在《Veterinary Research》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在样本采集与病毒分离方面,从 2018 年 12 月至 2019 年 1 月,他们在中国东部浙江省采集了 125 份临床病猪的肺组织样本,随后在胚胎特定病原体 - free(SPF)鸡蛋中进行病毒分离。在基因分析层面,利用 TRIzol 试剂提取病毒 RNA,通过逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)扩增并测序 SIV 的八个基因片段,再借助生物信息学工具进行序列分析。同时,运用免疫荧光测定(IFA)评估病毒在细胞中的活性,采用 50% 组织培养感染剂量(TCID50)测定法检测病毒滴度,以此研究病毒的复制能力等特性。
病毒分离和分子分析结果
研究人员成功从浙江杭州具有临床呼吸道症状的育肥猪中分离出 SIV ZJ-SW19,并对其八个基因片段进行测序。HA 基因长度为 1701bp,编码 566 个氨基酸残基,HA 裂解位点基序为 PEKQTR?G,表明其致病性较低。与参考毒株相比,ZJ-SW19 在 HA1 和 HA2 蛋白上存在多个氨基酸突变,如 HA1 蛋白上的 F19S 等 13 个突变,HA2 蛋白上的 L397M 等 7 个突变,其中 A212T 位于 HA 的抗原位点 B,可能影响病毒在鸡蛋中的复制。此外,HA 蛋白含有八个潜在的 N - 糖基化位点,且未发现与毒力、宿主范围及耐药性相关的关键突变。
系统发育分析结果
通过 BLAST 分析和系统发育树构建,研究人员发现 ZJ-SW19 的主要衣壳蛋白(HA 和 NA)基因片段与猪 H3N2 病毒密切相关,而其余六个基因片段与 2014 - 2020 年东亚分离的 H1N1 SIV 同源性最高。PB2、PB1、PA、NP 和 M 基因片段属于 H1N1 pdm/2009 谱系,HA 基因与 A/swine/Guangxi/2518/2011 (H3N2) 同源性最高,NA 基因与 A/swine/Shandong/15/2018 (H3N2) 同源性最高。这充分表明 ZJ-SW19 是一种重配毒株,其内部基因受 H1N1 pdm/2009 的影响。
生长动力学
在体外实验中,研究人员评估了 ZJ-SW19 在 MDCK、A549 和 DF-1 细胞中的复制能力。结果显示,ZJ-SW19 在哺乳动物和禽源细胞中均能高效复制。感染 12 小时后,细胞上清液中即可检测到活病毒,12 - 48 小时内病毒产量逐渐增加,之后病毒含量保持稳定或略有下降。IFA 检测进一步证实 ZJ-SW19 能在 MDCK 细胞中有效复制。
受体结合分析结果
受体结合特异性实验表明,ZJ-SW19 既能高效结合人源样受体(α-2,6 - 连接的唾液酸),又能结合禽源样受体(α-2,3 - 连接的唾液酸),这意味着它可以通过这两种受体类型感染细胞。
抗原性研究结果
通过交叉反应 HI 试验,研究人员分析了 ZJ-SW19 与其他 H3N2 流感病毒的抗原性关系。结果发现,相同宿主来源的病毒抗原性相似,而猪源和人源 H3N2 病毒的抗原性差异显著。
小鼠致病性实验
研究人员选用 BALB/c 小鼠评估 ZJ-SW19 的致病性和复制潜力。感染后 3、6、9 天,在小鼠肺部均检测到 ZJ-SW19,且第 3 天病毒滴度最高,表明该病毒可在小鼠肺部有效复制,而在其他器官未检测到病毒。感染 5 - 8 天,小鼠出现 4 - 8% 的中度体重下降,但存活率为 100%。组织病理学分析显示,感染 6 天的小鼠肺组织出现轻度或中度间质炎性充血和渗出性病变,伴有大量炎性细胞和红细胞浸润。
综合研究结果,研究人员发现 ZJ-SW19 是一种新型重配 H3N2 SIV,它携带一些哺乳动物适应性突变,能够结合人源和禽源样受体,在小鼠肺部有效复制并呈现中度毒力。由于猪在流感病毒传播和演化中的特殊作用,以及 SIV 对全球公共卫生的潜在威胁,持续监测中国东部地区 H3N2 SIV 显得尤为重要,这有助于及时发现新的病毒变异,预防相关公共卫生事件的发生,为防控猪流感和保障人类健康提供了重要的理论依据和数据支持。