顶尖病毒学专家JVI发文:来源于蝙蝠的新型流感病毒变异后可在哺乳动物中复制

2020
07/07

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biomni /  生命科学前沿
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研究发现一种源于蝙蝠的新型甲型流感病毒出现变异后,会增强病毒在哺乳动物中的复制能力。

美国疾病控制与预防中心和威斯康辛大学麦迪逊分校以及日本东京大学的研究人员,发现一种源于蝙蝠的新型甲型流感病毒出现变异后,会增强病毒在哺乳动物中的复制能力。该研究成果早些时候以“Mutationsin the Neuraminidase-Like Protein of Bat Influenza H18N11 Virus Enhance VirusReplication in Mammalian Cells, Mice, and Ferrets”为题发表于国际病毒学权威期刊《Journal of Virology》。

该文通讯作者Yoshihiro Kawaoka教授是全球公认的顶尖病毒学专家。Yoshihiro Kawaoka教授2013年当选美国科学院外籍院士,2016年当选美国微生物科学院院士,现为威斯康辛大学麦迪逊分校和东京大学教授,主要研究流感病毒跨物种传播导致人类流行病的分子机制和流感在家禽和哺乳动物中发病的分子机制,以及埃博拉病毒蛋白在病毒复制和致病机理中的作用。因在理解和预防流行病方面做出的努力获得过2014年《POPULARMECHANICS》杂志授予的突破技术奖。他的工作还为流感疫苗的生产提供了一种更快捷、更经济的方式,其团队建立的一种新型病毒操作策略“反向遗传学”系统彻底改变了该领域。

在本文中,科研人员对甲型流感病毒H18N11进行了研究分析。该病毒于2013年发现于南美蝙蝠中,是一种新型病毒,不过并未从蝙蝠样本中分离到具有传染性的毒株。

为了表征蝙蝠病毒H18N11,研究人员利用反向遗传学手段,将H18N11基因序列克隆到相应载体,在人胚肾细胞293T中表达,然后用含有病毒的293T细胞上清感染犬肾亚克隆MDCK II细胞。起初,MDCK II细胞未出现病变,继续用细胞上清在MDCK II 细胞中传代。传递第5代时,接种的细胞出现病变且3天后细胞出现分离。收集该阶段的病毒进行整个基因组测序,发现H18N11病毒的神经氨酸酶(NA)样蛋白存在F144C和T342突变。随后研究人员发现这些突变会增加病毒在哺乳动物细胞、小鼠和雪貂中的复制力和毒力。

在MDCK II细胞中,NA-F144C突变毒株的滴度大于野生型毒株,而且NA-F144C/T342A双突变毒株表现出协同效应,病毒滴度更高;在MDCK细胞中,野生型和单突变H18N11病毒株的复制能力有限,双突变的协同效应使得病毒高效复制;类似的,在人肺腺癌细胞Calu-3中,野生型和单突变H18N11毒株复制能力较弱,双突变株明显表现出更强的复制能力。

对6周龄雌性BALB/c小鼠鼻腔进行不同突变体H18N11病毒接种,2周的观察期内小鼠体重正常,也未出现病状。在接种后3天/6天小鼠解剖后的病毒滴定实验发现,感染野生型H18N11病毒的小鼠,无论接种3天还是6天后,仅在一只小鼠的肺部检测到病毒。

感染NA-F144C突变型H18N11病毒小鼠在第3天一只,第6天所有小鼠肺部都可检测到病毒;感染NA-T342A或NA-F144C/T342A双突变型H18N11病毒小鼠除了在肺部,在鼻甲也能检测到病毒(如下图)。

以上数据表明野生型H18N11毒株能在小鼠的肺中低效率的复制,而NA-T342A单突变或NA-T342A/F144C双突变型毒株让病毒拥有了在呼吸器官中复制的能力。

雪貂是流感病毒研究常用的模式动物。采用同样的方法,研究人员发现了与小鼠类似的结果,感染野生型H18N11毒株的雪貂,只有一只仅在鼻甲处检测到病毒;而感染NA-F144C和NA-T342A单突变型H18N11毒株的雪貂有3只检测到。

感染NA-F144C/T342A双突变型H18N11毒株的雪貂在肺和气管处也能分离到病毒(如下图)。这些数据表明,野生型H18N11在雪貂中的复制能力有限,而NA-F144C/T342A突变扩宽了病毒在呼吸道的嗜性,病毒能在一些雪貂的气管和肺部复制(如下图)。

最后研究人员利用透射电镜,在MDCK II细胞中观察到感染NA-F144C/T342突变毒株的细胞释放的病毒颗粒数量多于感染野生型毒株的细胞,这与双突变H18N11毒株拥有较强复制能力一致。

尽管作者表示蝙蝠流感病毒NA样蛋白及NA-F144C/T342突变在蝙蝠流感病毒生命周期中的确切作用仍然存在疑问。但小编认为,新型病毒在人类中的多次出现,除了人类与不同动物的接触越来越密切有关外,病毒也在为自己的生存而“努力”。

尽管病毒的鬼步也许无法一次跨入人类,但它们总会一次一次的“改变自己”,一步一步“不放弃”的向高等动物进发。相信集聚人类智慧,最终的赢家终将是我们。

参考文献:

Zhong G, Fan S, Hatta M, etal. Mutations in the Neuraminidase-Like Protein of Bat Influenza H18N11 VirusEnhance Virus Replication in Mammalian Cells, Mice, and Ferrets. J Virol.2020;94(5):e01416-19. Published 2020 Feb 14. doi:10.1128/JVI.01416-19


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关键词:
病毒,复制,研究,细胞,小鼠

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