揚州大學劉秀梵院士團隊揭示華東地區H9N2血凝素基因新分支發生顯著抗原漂移
時間：2023-08-29
H9N2亞型禽流感病毒在全國范圍內的廣泛流行不僅給我國家禽養殖業造成嚴重的經濟損失，也對人類公共衛生安全造成巨大威脅。疫苗接種是我國目前防控H9N2的主要措施，但H9N2在抗原相關位點的變異會造成抗原漂移，影響疫苗的保護效果。劉秀梵院士課題組持連續10年對華東地區活禽市場進行禽流感病毒的流行病學調查，系統地闡明了H9N2亞型禽流感病毒血凝素基因遺傳進化和抗原性變化情況。流感病毒的抗原性改變與位于血凝素抗原區的抗原性相關位點變異有關，因此，及時發現H9N2亞型禽流感病毒抗原性變異和與抗原變異相關的位點有利于疫苗株的及時更新。近日，揚州大學劉秀梵教授團隊在國際知名傳染病期刊Emerging Microbes & Infections發表了研究論文“華東地區H9N2亞型禽流感病毒HA基因一個發生顯著抗原漂移的新分支Clade16的出現”(Emergence of a new designated clade 16 with significant antigenic drift in hemagglutinin gene of H9N2 subtype avian influenza virus in eastern China)。該研究對H9N2分離株和在線數據庫中上傳的毒株的血凝素基因進行遺傳進化分析，發現了一個新的HA基因遺傳進化分支，命名為Clade 16。通過對該分支的毒株進行抗原性分析，發現來自新分支Clade 16的毒株經歷了顯著的抗原漂移，且位于抗原區的11個氨基酸位點相比于此前的流行分支Clade 15發生了明顯變異。 
HA基因遺傳進化分析和分支更新。如下圖所示，通過對666條代表性的H9N2 HA基因進行遺傳進化分析，并以0.2的遺傳距離為閾值進行分支劃分，發現2012年4月出現了一個新的分支，我們將其命名為Clade 16。對此前報道的流行分支Clade 15和新分支Clade 16在2010-2020年的占比情況進行逐年統計，發現2013年以后，Clade 15和Clade 16共同流行，且Clade 16逐漸取代Clade 15成為新的流行分支。
來自新進化分支的毒株經歷了抗原漂移。如下圖所示，基于2維MDS抗原圖譜坐標，用K-means聚類將毒株聚為3個抗原群，按照毒株的分離日期，依次將3個抗原群命名為Group1，Group2和Group 3，發現疫苗株F/98和WJ57分別屬于Group1和Group2，且大部分屬于Group 3的毒株來自于Clade 16，大部分Group 2的毒株屬于Clade 15, 表明發生抗原漂移的毒株主要來自于新分支Clade 16，且Group3與Group1和Group2的抗原距離分別為4.427 (95%CI 4.008 -4.846)和4.079 (95%CI 3.605 - 4.554)，表示Group3已經經歷了顯著的抗原漂移，需要對疫苗進行更新。
和抗原漂移相關的潛在分子標記。如下圖所示，考慮到來自Clade 16的毒株，相比于Clade 15的毒株發生了抗原漂移，顯示了遺傳進化和抗原性上的潛在關聯，故對兩個分支的毒株HA1上發生突變的位點進行分析，發現了11個潛在的抗原性相關的分子標記，分別是48,72,127,135,146,149,163,182,183,202 and 238 (HA基因H9編號)。這些分子標記的發現為解析抗原漂移機制打下基礎。該研究由揚州大學獸醫學院劉秀梵院士團隊成員王曉泉副教授指導完成，在讀博士研究生王茜月、青年教師劉開拓和已畢業碩士郭雅倩為論文共同第一作者。該研究得到了十四五國家重點研發計劃“動物源高致病性傳染病防控關鍵技術與產品研究”等項目的資助。
參考文獻：
Xiyue Wang, Kaituo Liu et al. “Emergence of a new designated clade 16 with significant antigenic drift in hemagglutinin gene of H9N2 subtype avian influenza virus in eastern China.” Emerging Microbes & Infections DOI: 10.1080/22221751.2023.2249558
