人类与病毒的博弈！陈化兰院士团队揭示疫苗接种对H7N9禽流感病毒的进化

甲型流感病毒对动物和人类健康构成了严重威胁，2013年初在中国出现的H7N9病毒最初在家禽中呈现低致病性，但后来变异为高致病性，并引发多起禽流感和人类感染。中国自2017年9月起在家禽中进行疫苗接种，有效预防了人类感染H7N9病毒，但H7N9病毒并未完全从家禽中根除。人们担心，疫苗接种后病毒会在免疫功能低下的家禽中悄悄传播并快速进化，最终可能对人类构成更大的威胁。

为了探究疫苗接种对病毒进化的影响，陈化兰院士团队对H7N9高致病性禽流感病毒在疫苗接种背景下的进化进行了深入研究。研究发现：

1.分离出的16种H7N9病毒未与其他禽流感病毒重组形成新的基因型；

2.分离出的H7N9病毒对小鼠均无致死性，并且6种代表性病毒中有4种在鼻内接种后对鸡的毒力降低；

3.所检测的H7N9病毒只能与禽类受体结合，失去与人类受体结合的能力。

研究已发表于《Emerging microbes & infections》杂志，题为“Evolution of H7N9 highly pathogenic avian influenza virus in the context ofvaccination”。

H7N9病毒的分离及系统发育分析

在2020年1月至2023年6月期间，研究人员在活禽市场、屠宰场和家禽养殖场采集了160,359只家禽的拭子样本，并从中分离出5种H7N9病毒。此外，研究人员还从不同家禽养殖场提交的病鸡或死鸡的拭子或肺样本中，分离出11种H7N9病毒。为了解H7N9病毒的进化和遗传关系，研究人员对16种H7N9病毒进行了基因组测序，并将它们与之前报告的基因型代表性病毒进行比较。研究结果表明，近年来在家禽中检测到的H7N9病毒未与其他禽流感病毒重组形成新的基因型，这提示疫苗接种有效防止了H7N9病毒与其它病毒的重组，从而减缓了它的进化。

H7N9病毒的复制和毒力

为了研究H7N9病毒的复制和毒力，研究人员在BALB/c小鼠和鸡中进行了实验。通过鼻腔内给小鼠接种测试病毒，研究人员发现16种H7N9病毒均能在小鼠的鼻甲和肺中复制，但并未导致小鼠死亡，这表明分离出的H7N9高致病性禽流感病毒对小鼠无致死性。

H7N9病毒在小鼠体内的复制和毒力

在家禽实验中，研究人员选择了6种代表性病毒进行测试，这些病毒在不同时间分离且HA裂解位点的基序不同。所有六种病毒基于静脉注射致病指数（IVPI）都表现出高致病性，IVPI 值为2.9-3.0。但在鸡鼻内接种后，研究人员发现接种CK/HeB/SD004/20、CK/HeB/SD022/22、CK/HeB/SD016/23或CK/HeB/SD020/23这4种病毒的鸡只出现部分死亡。以上结果表明，尽管这些病毒在家禽中的IVPI值均显示高致病性，但在鸡中经鼻内感染后部分病毒表现出致病性降低。

H7N9病毒在鸡体内的复制和毒力

H7N9病毒受体结合特性与抗原特性

为进一步探究分离出的H7N9病毒的受体结合特性，研究人员选取了在不同时间点分离的9种病毒，并评估了它们对两种不同的糖聚合物（代表禽类受体的α-2,3-唾液酸糖聚合物和代表人类受体的α-2,6-唾液酸糖聚合物）的亲和力。研究发现，这些H7N9病毒对禽类受体显示出高亲和力，但对人类受体没有结合能力，表明这些H7N9高致病性病毒已逐渐失去与人类受体结合的能力。这提示存活下来的H7N9病毒在人类中失去了关键的有害特征，表明疫苗接种不会导致这些高致病性禽流感病毒对人类构成更大的威胁。

H7N9病毒的受体结合特性

最后，研究人员还对H7-Re3和H7-Re4两种疫苗与检测到的16 种H7N9病毒之间的抗原相关性进行了评估。通过血凝素抑制试验，发现4种H7N9病毒与H7-Re3疫苗抗血清反应良好，12种病毒与H7-Re4疫苗抗血清反应良好。通过反向遗传学方法，研究人员进一步确定了HA中140、144和145位点的氨基酸替代是导致H7-Re3和H7-Re4之间抗原性差异的主要原因。

结论

这项研究揭示了近年来在中国检测到的H7N9高致病性禽流感病毒的遗传进化和生物学特性。研究结果表明，疫苗接种有效预防了人类感染，而且减缓了病毒的进化速度。这些发现为疫苗接种背景下高致病性流感病毒的进化提 供了重要见解，并有助于更好地制定防控策略。

参考文献：Hou Y, Deng G, Cui P, et al. Evolution of H7N9 highly pathogenic avian influenza virus in the context of vaccination. Emerg Microbes Infect. 2024;13(1):2343912. doi:10.1080/22221751.2024.2343912