猪场甲型流感病毒主动监测揭示农场内基因重配与多亚型共循环的传播动态

本研究通过为期14个月对4个美国养猪生产系统的主动监测，揭示了流感A病毒(IAV)在种猪场和保育舍间的传播路径与基因重配特征。研究人员利用系统发育分析和贝叶斯网络模型，发现人类-猪群跨种传播事件、种猪场到保育舍的垂直传播以及不同遗传分支的共循环现象，为优化猪群疫苗匹配和防控策略提供了关键数据支撑。

　　

在养猪业中，甲型流感病毒(IAV)一直是困扰动物健康的头号呼吸道病原体。这种病毒不仅导致猪群高发病率，更因其惊人的变异能力——通过基因突变和片段重配(Reassortment)不断产生新的抗原变异株，使得疫苗防控陷入"道高一尺魔高一丈"的困境。美国现有的被动监测系统虽能追踪IAV的时空变化，却难以捕捉生产系统中精细尺度的传播动态。这正是爱荷华州立大学兽医学院(College of Veterinary Medicine, Iowa State University, USA)的研究团队开展此项研究的初衷。

研究人员聚焦现代养猪业特有的多场区生产模式：高价值种猪在生物安全级别最高的核心场繁育，断奶仔猪则被转运至保育舍和育肥场——这种经济高效的生产链，却为IAV传播创造了理想温床。母源抗体的保护时效差异、不同免疫背景猪只的混群、频繁的跨州运输，共同构成了IAV进化的"完美风暴"。更棘手的是，人类季节性流感病毒持续向猪群溢出，例如2009年H1N1大流行株(1A.3.3.2)就在猪群中形成稳定谱系并反复回传。

为破解这些传播谜题，研究团队设计了一套创新的主动监测方案。每月在4个生产系统（涵盖密苏里州、内布拉斯加州等多地）的种猪场采集10份乳房擦拭(UW)和16份仔猪鼻腔擦拭(NW)样本，在对应保育舍采集16份鼻腔擦拭和4份口腔液(OF)样本。通过RT-rtPCR检测和Illumina MiSeq测序，最终获得85条HA基因序列和62个全基因组。这些数据与USDA国家监测数据库的7.6万条序列进行比对，采用FastTree构建系统发育树，结合TreeTime和BEAST进行祖先状态重建，并创新性地运用贝叶斯网络模型分析农场管理参数与IAV检测率的关联。

研究结果揭示出三大关键发现：

3.1 管理差异塑造病毒传播格局

不同农场的生产管理存在显著差异：种猪存栏量从700头到7600头不等，后备母猪引入方式（外购或自繁）和免疫程序各异。保育舍的混群策略尤为关键——完全不混群的Farm A保育舍IAV阳性率65%，而实施场区-栋舍-房间三级混群的Farm B阳性率高达85%。这种管理差异直接影响了病毒传播效率。

3.2 多谱系共循环与跨种传播

在单个生产系统内，研究人员检测到3-5个HA遗传分支共存的现象。最引人注目的是7次独立的人类-猪群传播事件：2019-2020年季节性H1N1pdm病毒在Farm A种猪场溢出后，持续传播24个月并扩散至保育舍。系统发育分析显示，33次保育舍检测中14次可追溯至种猪场传播，其余则源于区域流行毒株的独立传入。

3.3 基因重配加速病毒进化

全基因组分析发现15起基因重配事件。例如Farm C的1A.3.3.3谱系病毒获得人类来源的pdm NP基因片段，而新传入的H1N1pdm病毒则获取了猪源性TRIG NS基因。这种"基因混搭"可能改变病毒特性，使疫苗匹配更复杂。

贝叶斯网络模型量化了管理参数的影响：种猪场前月阳性会使当月检测概率从9.4%跃升至44.5%；保育舍实施房间混群使阳性风险增加15%。值得注意的是，含1B.2.2组分的疫苗使用与更高检出率相关，这可能反映特定农场存在未测量的混杂因素。

这项发表于《Veterinary Microbiology》的研究，首次系统描绘了IAV在现代养猪生产链中的传播网络。其重要意义在于：

1）证实种猪场作为病毒"蓄水池"的关键作用，强调低流行期持续监测的必要性；

2）揭示人类-猪群界面是病毒多样性的重要来源，需加强生物安全措施；

3）开发出整合基因组流行病学与农场管理参数的预测模型，为精准防控提供工具。

研究同时提出实用建议：采用口腔液等复合样本提高监测效率；建立生产系统级病毒数据库以追踪毒株演变；针对共循环谱系设计多价疫苗。这些发现不仅对保障动物健康至关重要，也为防范可能威胁公共健康的病毒变异提供了早期预警系统。