H5N1跨物种传播演化——驱动禽-人感染的适应性突变机制 | Advanced Genetics

文章概述

近期，天津大学范华昊教授团队、东北林业大学徐志超教授团队等在Advanced Genetics期刊发表题为《Evolution of H5N1 Cross-Species Transmission: Adaptive Mutations Driving Avian-to-Human Infection》的观点文章。文章全面梳理了驱动 H5N1 病毒实现宿主适应的关键分子机制，重点解析了血凝素（HA）、神经氨酸酶（NA）和聚合酶亚基（PB2）中的核心突变位点，同时提出了针对性的抗病毒治疗与疫苗开发策略，着重强调了强化全球监测、推进 “One Health” 理念与国际合作的迫切性。

研究内容

文章基于“One Health”理念，系统梳理了H5N1禽流感病毒从家禽外溢至哺乳动物的演化轨迹，重点解析了病毒突破物种屏障的分子机制，并对未来的防控策略提出了前瞻性建议。文章主要观点如下：

1.H5N1全球流行新态势：从飞鸟到哺乳动物的跨越

自1996年H5N1首次被发现以来，病毒已通过候鸟迁徙扩散至全球（图1）。文章指出，当前的H5N1疫情已呈现出新的流行病学特征：病毒不再局限于禽类，而是频繁突破物种界限，感染了包括水貂、海豹、牛以及人类在内的多种哺乳动物。特别是2021年后出现的2.3.4.4b分支，显示出更强的环境适应能力和传播潜力，使得全球公共卫生风险显著升级。

图1. 2003 年至 2025 年3月间向世界卫生组织报告的禽流感 A（H5N1）确诊病例分布图

2. 揭秘跨物种传播的分子“钥匙”：关键适应性突变

H5N1为何能感染人类？文章从分子层面详细解析了驱动病毒宿主适应的核心突变群：

血凝素（HA）——开启人细胞大门： 病毒能否结合人类受体是感染的关键。文章重点讨论了 Q226L 和 G228S 等突变在H5N1中也被观察到与受体结合偏好改变相关，但尚需其他突变协同才可能实现高效人传人。

聚合酶（PB2）——适应哺乳动物体温： 为了在哺乳动物细胞内高效复制，病毒进化出了 E627K 和 D701N 等关键突变。这些突变增强了病毒在哺乳动物细胞中的复制效率，是病毒适应哺乳动物宿主的重要标志。

神经氨酸酶（NA）与耐药性： 文章还警示了部分毒株中 H274Y 等耐药突变的出现，这意味着病毒可能对现有的神经氨酸酶抑制剂（如奥司他韦）产生抗性，为临床治疗带来挑战。

3. 构建立体化防线：从药物研发到疫苗创新

面对病毒的持续演化，文章提出了一套综合防控策略（图2）：

疫苗开发新赛道：针对传统疫苗生产周期长的问题，文章重点展望了 mRNA疫苗和病毒样颗粒（VLP）疫苗 的应用前景。特别是针对2.3.4.4b分支设计的在研mRNA疫苗，在临床前研究中显示出诱导广谱中和抗体的潜力，有望成为应对未来大流行的有力武器。

抗病毒药物储备：鉴于耐药性风险，文章呼吁开发针对病毒聚合酶（RdRp）等新靶点的广谱抗病毒药物。

全球协同监测：文章强调，单一国家的防控已无法应对全球性威胁，必须建立跨部门、跨国界的联合监测网络

图2. 人类和动物中 H5N1 病毒传播的预防与控制

总之，H5N1病毒在哺乳动物中的持续传播和适应性突变积累，使其引发下一次人类流感大流行的风险不断攀升。本文通过整合流行病学数据与分子生物学机制，为理解H5N1的跨物种传播提供了科学依据，并呼吁全球科学界加强合作，通过技术创新与数据共享，共同筑牢生物安全防线。

作者简介

范华昊，天津大学教授，博士生导师，合成生物技术全国重点实验室PI，湖北江夏实验室双聘研究员，主要从事抗病毒药物与病毒宿主互作研究。以通讯作者身份在STTT、Exploration、Clinical Microbiology Reviews、Nature Communications、Advanced Science、Clinical infectious diseases、Emerging Microbes and Infections、Small、Journal of Hazardous Materials、Briefings in Bioinformatics、Journal of Advanced Research、MedComm、International Journal of Biological Sciences、Journal of Virology等期刊发表文章90余篇、其中影响因子>10的论文32篇，10篇SCI论文入选当期ESI高被引论文，授权专利20余项，入选2024年度斯坦福大学全球2%顶尖科学家榜单。主持国家自然科学基金青年/面上、企业横向课题、全国重点实验室开放课题等项目，担任Advanced Biology、BMC Microbiology、Advances in Virology等期刊编委。

徐志超，东北林业大学教授，博士生导师。国家高层次青年人才，植物天然活性物质利用国家创新联盟理事长，中草药国家林草局重点实验室主任。从事药用植物品质形成的分子生物学基础研究。在国内外杂志发表SCI 论文103篇，以第一作者或通讯作者在Science Advances、Nature Communications、Advance Science、Angew Chem Int Ed、Innovation等国际主流期刊发表论文47篇。主持国家重点研发计划青年科学家项目、国家重点研发计划课题、国家自然科学基金等项目。主编“十四五”普通高等教育本科规划教材《药用植物分子遗传学》。担任APSB、HR、CHM、MPB、AMM等期刊编委或青年编委。获省部级一等奖1项、二等奖2项。研究成果入选2024年度中医药十大学术进展。入选全球前2%顶尖科学家榜单。

论文信息

Evolution of H5N1 Cross-Species Transmission: Adaptive Mutations Driving Avian-to-Human Infection

Wenxin Man, Lin Du, Ying Liu, Zehan Pang, Hongyan Zhu, Bixia Hong, Zhichao Xu, Huahao Fan

期刊名称：Advanced Genetics

DOI:10.1002/ggn2.202500051

https://doi.org/10.1002/ggn2.202500051

更多关于Advanced Genetics

Homepage: www.advgenet.com

E-mail:advgenet@wiley.com

PubMed: Adv Genet (Hoboken)

Social Media：

LinkedIn:Advanced Portfolio

X:@Adv_Genet

ResearchGate:

https://www.researchgate.net/journal/Advanced-Genetics-2641-6573

Advanced Portfolio 公众号

综述与展望

评论

研究

专栏