从禽流感病毒到人禽流感病毒,只需几个非常简单的基因变异步骤即可完成。目前的H5N1亚型病毒有可能正在沿着与1918年流感病毒相似的路径发生着变异
□本刊记者 李琰/文
在有记载的禽病历史上,禽流感是一种毁灭性疾病,每一次严重的爆发都会给养禽业
造成巨大的经济损失。此外,禽流感病毒作为人流感新毒株形成的最庞大基因库,对人类健康形成直接威胁。国际兽疫局将禽流感定为A类传染病,并将其列入国际生物武器动物类传染病名单。
禽流感病毒是流感病毒的一个种类。病毒学通常将流感病毒分为A、B、C三类。B类和C类流感病毒基本属人类特有,通常较少产生变异,危害不大。
禽流感属于A类,是哺乳动物和鸟类都会感染的病毒,并且因为A类病毒能够实现持续变异,所以很容易导致大范围的疫病流行。
在禽流感病毒的表达式中,H和N分别代表病毒表面的两种重要的蛋白质,即血凝素(Hemagglutinin,简称HA蛋白)和神经氨酸酶(Neuraminidase,简称N蛋白),他们是病毒亚型分类的依据。H蛋白可以使病毒附着在生物细胞的受体, 使其感染。N蛋白会破坏细胞的受体,使病毒在宿主体内自由传播。目前在A类流感病毒中,已经发现了15种类型的H蛋白和9种类型的N蛋白。
禽流感病毒基因组的特点是其序列的“不连续性”。它由8个基因节段组成,节段极易发生重配,并可在不同宿主之间发生转移。当同一宿主同时遇到两种不同的病毒后,两种病毒之间可以很容易地发生基因重配,导致病毒变异。1957年和1968年的两次人群流感大流行,就分别是由来自禽流感的病毒节段与人流感病毒基因片段重配所致。
但1918年“西班牙流感”病毒则完全是禽流感病毒本身的一个变种。换句话说,1918年流感病毒,是禽流感病毒传染到人体后发生变异生成的。
“西班牙流感”病毒在爆发后似乎就销声匿迹,要获得其完整的8个功能基因非常困难。幸运的是,在美国阿拉斯加冻土带中,科学家从埋葬的流感死者肺组织里发现了病毒的5个基因,另外3个基因则由美国人类基因组计划对流感病毒的全基因组分析中得到。
10月6日的美国《自然》杂志刊登了1918年流感病毒基因序列的最后一段,至此该病毒基因序列已全部公布出来。
美国疾病控制和预防中心的病毒专家托伦斯坦培等人进一步将“西班牙流感”病毒的8个功能基因以及从H1N1人类流感病毒中“借”来的非功能基因注入细菌中,让它们组合成完整的病毒基因组,再将病毒基因组注入人或动物的细胞内,让其生成病毒蛋白质,这样制成了功能完整的病毒。
为了研究“西班牙流感”病毒的致病性,坦培等人将其与一些禽流感和人类流感病毒进行比较。他们发现,“西班牙流感”病毒不仅能感染人和实验鼠,也能感染并杀死鸡胚胎。这是禽流感病毒才拥有的特性,而H1N1人类流感病毒和人工合成的对照病毒都没有这种功能。
坦培等人认为,有两个原因导致“西班牙流感”病毒的致病性高于其他病毒:一是“西班牙流感”病毒的编码血凝素表面蛋白(HA)的基因与众不同,使病毒能对人肺细胞造成严重感染;二是“西班牙流感”病毒有三个编码聚合酶的基因比较特殊,使其复制能力超出其他流感病毒。
这一发现的一个重要启示是,导致禽流感病毒变异成人类易感染病毒所需要经过的基因变异过程,很可能是可预测的。研究发现,从禽流感病毒到1918年流感病毒,只需几个非常简单的基因变异步骤即可完成。已经可以证明,人类感染的H7N7 和 H5N1病毒就发生过这些变异。
实际上,H5N1中已经出现了类似于导致1918年病毒具有超强致病力的部分基因变异。研究人员认为,目前的H5N1亚型病毒有可能正沿着与1918年流感病毒相似的变异路径发生变异。病毒每次感染人类,甚至猪、狗等其他哺乳动物物种都会发生一次变异,而这些变异的方向,全都使得病毒更容易在人体内存活和繁殖。■
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