扬州大学刘秀梵院士团队揭示华东地区H9N2血凝素基因新分支发生显著抗原漂移
时间：2023-08-29
H9N2亚型禽流感病毒在全国范围内的广泛流行不仅给我国家禽养殖业造成严重的经济损失，也对人类公共卫生安全造成巨大威胁。疫苗接种是我国目前防控H9N2的主要措施，但H9N2在抗原相关位点的变异会造成抗原漂移，影响疫苗的保护效果。刘秀梵院士课题组持连续10年对华东地区活禽市场进行禽流感病毒的流行病学调查，系统地阐明了H9N2亚型禽流感病毒血凝素基因遗传进化和抗原性变化情况。流感病毒的抗原性改变与位于血凝素抗原区的抗原性相关位点变异有关，因此，及时发现H9N2亚型禽流感病毒抗原性变异和与抗原变异相关的位点有利于疫苗株的及时更新。近日，扬州大学刘秀梵教授团队在国际知名传染病期刊Emerging Microbes & Infections发表了研究论文“华东地区H9N2亚型禽流感病毒HA基因一个发生显著抗原漂移的新分支Clade16的出现”(Emergence of a new designated clade 16 with significant antigenic drift in hemagglutinin gene of H9N2 subtype avian influenza virus in eastern China)。该研究对H9N2分离株和在线数据库中上传的毒株的血凝素基因进行遗传进化分析，发现了一个新的HA基因遗传进化分支，命名为Clade 16。通过对该分支的毒株进行抗原性分析，发现来自新分支Clade 16的毒株经历了显著的抗原漂移，且位于抗原区的11个氨基酸位点相比于此前的流行分支Clade 15发生了明显变异。 
HA基因遗传进化分析和分支更新。如下图所示，通过对666条代表性的H9N2 HA基因进行遗传进化分析，并以0.2的遗传距离为阈值进行分支划分，发现2012年4月出现了一个新的分支，我们将其命名为Clade 16。对此前报道的流行分支Clade 15和新分支Clade 16在2010-2020年的占比情况进行逐年统计，发现2013年以后，Clade 15和Clade 16共同流行，且Clade 16逐渐取代Clade 15成为新的流行分支。
来自新进化分支的毒株经历了抗原漂移。如下图所示，基于2维MDS抗原图谱坐标，用K-means聚类将毒株聚为3个抗原群，按照毒株的分离日期，依次将3个抗原群命名为Group1，Group2和Group 3，发现疫苗株F/98和WJ57分别属于Group1和Group2，且大部分属于Group 3的毒株来自于Clade 16，大部分Group 2的毒株属于Clade 15, 表明发生抗原漂移的毒株主要来自于新分支Clade 16，且Group3与Group1和Group2的抗原距离分别为4.427 (95%CI 4.008 -4.846)和4.079 (95%CI 3.605 - 4.554)，表示Group3已经经历了显著的抗原漂移，需要对疫苗进行更新。
和抗原漂移相关的潜在分子标记。如下图所示，考虑到来自Clade 16的毒株，相比于Clade 15的毒株发生了抗原漂移，显示了遗传进化和抗原性上的潜在关联，故对两个分支的毒株HA1上发生突变的位点进行分析，发现了11个潜在的抗原性相关的分子标记，分别是48,72,127,135,146,149,163,182,183,202 and 238 (HA基因H9编号)。这些分子标记的发现为解析抗原漂移机制打下基础。该研究由扬州大学兽医学院刘秀梵院士团队成员王晓泉副教授指导完成，在读博士研究生王茜月、青年教师刘开拓和已毕业硕士郭雅倩为论文共同第一作者。该研究得到了十四五国家重点研发计划“动物源高致病性传染病防控关键技术与产品研究”等项目的资助。
参考文献：
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
