登革病毒基因组高频突变与疾病严重程度的临床基因组关联研究揭示关键分子机制

本研究针对登革病毒(DENV)感染导致疾病严重程度差异的分子机制这一关键科学问题，通过整合1310例患者临床数据与1023株DENV-2全基因组测序数据，首次系统揭示了56个与疾病严重程度显著相关的基因组高频突变位点。研究发现严重患者中非同义突变频率显著高于轻症组，其中E蛋白I484V突变导致与DC-SIGN结合能(△G=-11.9 kcal/mol)显著降低。该研究为登革热早期预警和精准诊疗提供了重要分子标记，相关成果发表在《Scientific Reports》。

　　

登革热作为由蚊媒传播的全球性传染病，每年导致超过1亿人感染，其中重症登革热可引发致命性出血热和休克综合征。尽管已知登革病毒存在四种血清型(DENV1-4)，且不同毒株致病性存在显著差异，但决定疾病从轻度发热进展为重症的分子机制仍不明确。特别是在印度等热带地区，近年来DENV-2血清型引发的疫情呈现加重趋势，亟需从基因组层面解析病毒变异与临床表现的关联规律。

为破解这一科学难题，印度基因组学与整合生物学研究所等机构的研究团队开展了大规模临床基因组研究。研究人员收集了2022年印度德里登革热流行季1310例NS1抗原阳性患者的血清样本，通过牛津纳米孔技术(ONT)和Illumina双平台完成了1305株DENV-2全基因组测序，其中1023株获得>50%基因组覆盖度。结合患者临床血液参数（包括血小板计数和白细胞计数），将724例患者分为轻度（血小板和白细胞正常）、中度（仅白细胞减少）和重度（血小板和白细胞均减少）三组，系统分析了基因组突变谱与疾病严重程度的关联。

关键技术方法包括：1）使用39对重叠引物进行DENV-2全基因组扩增，采用ONT R9.4.1和R10.4.1流动槽进行纳米孔测序验证；2）基于Guppy和minimap2的基因组组装流程；3）建立突变频率聚类模型（分A-E五组）；4）采用HADDOCK进行E蛋白与DC-SIGN受体分子对接；5）使用MAFFT和IQ-TREE进行系统发育分析。

研究结果首先揭示了DENV-2是主要流行株（占93.2%），其中 cosmopolitan基因型占85.22%。全基因组突变分析发现2667个变异位点，包括627个非同义突变和2040个同义突变。值得注意的是，结构蛋白ancC、prM和M中非同义突变显著富集，而NS5蛋白则呈现高频率同义突变。

临床数据分析显示54.6%患者出现白细胞减少（leukopenia），34.9%出现血小板减少（thrombocytopenia），这些血液参数异常与疾病严重程度显著相关。通过突变频率聚类分析发现，严重患者中高频突变（cluster A，80-100%频率）数量显著多于轻症组（p<0.05），平均每位重症患者携带9.23个突变，显著高于中度（7.72）和轻度（6.40）患者。

研究鉴定出56个与疾病严重程度显著相关的突变位点，其中23个与重症相关，包括NS5蛋白的G605V（p=0.0001）和E蛋白的I322V（p=0.01）。分子对接结果显示，重症相关E蛋白突变体（含I484V）与DC-SIGN的结合能（△G=-11.9 kcal/mol）显著低于野生型（△G=-13.7 kcal/mol）和轻症突变体（△G=-13.5 kcal/mol），表明重症毒株可能通过降低受体结合力来逃避免疫监视。

该研究首次系统揭示了DENV-2基因组高频突变与疾病严重程度的分子关联，发现严重患者病毒群体具有更高的遗传多样性。其中E蛋白跨膜区突变（如I484V）可能通过影响病毒入侵机制导致临床结局恶化，而NS5蛋白突变（如G605V）则可能与病毒复制调控相关。这些发现为登革热重症早期预警提供了潜在的分子标记，也为靶向E蛋白-DC-SIGN互作的抗病毒策略提供了理论依据。研究采用的临床基因组整合分析框架，为其他RNA病毒致病机制研究提供了重要方法学参考。

论文的局限性在于仅分析了单一年份的流行毒株，且缺乏患者血清IgG/IgM数据来区分原发与继发感染。未来研究可通过多中心长期监测，进一步验证这些突变标记的预测价值，并探索其在疫苗设计中的应用潜力。该成果发表于《Scientific Reports》，为登革热的精准防控贡献了重要科学证据。