通过豚鼠模型揭示拉沙病毒适应新宿主的基因组变化及其公共卫生意义

为应对拉沙病毒（LASV）在人际传播和新宿主适应中的潜在风险，英国卫生安全局等机构研究人员利用豚鼠模型，通过RNA测序分析病毒在连续传代中的基因组变化。研究发现，尽管未产生显著新突变，但L片段两个基因的选择压力导致其在种群中频率增加，揭示了病毒适应机制，为疫苗研发和疫情控制提供理论依据。

　　

论文解读
拉沙病毒（Lassa virus, LASV），一种由哺乳动物沙粒病毒属（Mammarenavirus）成员引起的急性病毒性出血热，每年在西非流行地区感染10万至30万人，并导致约5000人死亡^[1,2]。然而，包括20位国际LASV专家在内的研究小组指出，实际感染人数可能被低估^[3]。大多数患者（约80%）表现为无症状或轻度疾病，并在10天内康复^[4]。然而，严重的出血热病例约占20%，表现为脑炎、出血（尤其是牙龈、鼻腔和眼睛）、呼吸困难、呕吐、休克及器官衰竭，住院患者的死亡率在15%至20%之间^[5]。

LASV主要通过鼠类传播，其自然宿主为多乳鼠（Mastomys rat），而人类则是偶然宿主。病毒通过直接接触鼠类排泄物、吸入污染尘埃或摄入受污染的鼠肉传播^[6]。此外，病毒还可通过人类体液传播，类似于埃博拉等其他病毒性出血热^[7]。更令人担忧的是，病毒存在于精液中，存在性传播风险^[9]。据估计，西非14个国家约有3770万人面临LASV感染风险^[11]。目前尚无获批疫苗或特效治疗方法，LASV被世界卫生组织（WHO）列为优先病原体^[12]，并被归类为危害等级4（HG4）病原体^[12]。

为研究LASV在新宿主中的适应性变化，英国卫生安全局（UK Health Security Agency, UKHSA）、利物浦大学感染、兽医和生态科学研究所及药品和保健品监管局（Medicines and Healthcare products Regulatory Agency, MHRA）的研究人员利用豚鼠模型进行了一系列实验。他们通过连续传代使病毒在豚鼠体内逐渐适应，并利用RNA测序技术分析病毒基因组的变化。

研究发现，在适应过程中，LASV并未产生显著的新突变，但在L片段的两个基因上观察到选择压力，导致这些基因在种群中的频率增加。具体而言，研究人员在L片段的七个核苷酸位置和S片段的两个位置观察到变化，其中三个导致了氨基酸变化^[21]。这些变化主要集中在编码RNA依赖性RNA聚合酶（RDRP）和Z蛋白的基因区域，这些蛋白在病毒复制和组装中起关键作用。

研究结果表明，尽管未出现显著的新突变，但病毒通过选择压力在关键基因上增加了有利变异的频率，从而增强了其在新宿主中的适应性。这一发现对于理解LASV的传播机制及其潜在的跨物种传播风险具有重要意义。此外，该研究还为开发针对LASV的疫苗和治疗方法提供了理论依据。

在方法上，研究人员使用了多种关键技术。首先，他们通过豚鼠模型进行病毒的连续传代，以观察病毒在宿主体内的适应性变化。其次，利用RNA测序技术对每个传代阶段的病毒基因组进行测序，以分析基因组的变化。此外，研究人员还进行了差异表达分析，以了解病毒感染对豚鼠基因表达的影响。

研究结果详细展示了LASV在豚鼠模型中的适应性变化。通过连续传代，病毒逐渐适应了豚鼠宿主，表现为临床疾病症状的加重和死亡率的增加。具体而言，第一代和第二代感染未引起明显的临床症状，而从第三代开始，病毒引发了显著的临床疾病，并在第五代达到80%的死亡率。

在基因组分析方面，研究人员观察到七个核苷酸变化，其中五个位于L片段，两个位于S片段。这些变化导致三个氨基酸的改变，分别位于L蛋白和糖蛋白（GP）区域。特别是，L蛋白上的变化发生在RNA依赖性RNA聚合酶（RDRP）和Z蛋白相关区域，这些区域对病毒的复制和组装至关重要。

此外，研究还发现，尽管初始病毒株（GA391）在传代过程中未产生显著的新突变，但某些基因的选择压力导致其在种群中的频率增加。这表明，病毒通过选择性地增强有利变异的频率，逐步适应了新的宿主环境。

研究结论强调了LASV在新宿主中适应的潜在机制及其公共卫生意义。尽管未出现显著的新突变，但病毒通过选择压力在关键基因上增加了有利变异的频率，从而增强了其在新宿主中的适应性。这一发现不仅有助于理解LASV的传播机制，还为开发针对LASV的疫苗和治疗方法提供了理论依据。

此外，该研究还表明，不同毒株的适应性可能存在差异。例如，Josiah毒株在Hartley豚鼠中需要适应，而在Strain 13豚鼠中则具有致命性；而GA391毒株作为Lineage III基因型，其适应性机制可能与Lineage IV毒株有所不同。因此，建立基于Lineage III毒株的动物模型，有助于补充现有的Lineage IV模型，开展交叉保护研究。

总之，这项研究通过豚鼠模型揭示了LASV在新宿主中的适应性变化，为理解病毒的传播机制及其潜在的跨物种传播风险提供了重要见解。研究结果强调了加强监测和防控措施的重要性，以应对未来可能的大规模疫情暴发。