甲型H1N1流感病毒的未来

时间:2024-07-04 03:26:05

甲型H1N1流感病毒的未来

传染性很强的甲型流感病毒,通过突变或基因交换重构而形成的新型病毒株,很难具备像1918年流感病毒那样的高传染性,但人们仍应保持高度谨慎的态度。

撰文谢蜀生

甲型H1N1流感病毒的未来

新型甲型H1N1流感暴发以来,人们一直担心传染性很强的甲流病毒是否会突变成1918年流感病毒那样的高传染性、高毒性的病毒株。对流感病毒的分子生物学研究得出的结果,或许能消除这种担心。2009年7月16日,美国国家变态反应与传染病研究所(National Institute of Allergy and Infectious Diseases)著名流感病毒专家莫伦斯(Morens D. M.),在《新英格兰医学杂志》(New England Journal of Medicine)上发表了一篇题为《1918流感病毒的历史遗产》(The Persistent Legacy of 1918 Influenza Virus)的述评文章,总结了近年来对流感病毒研究的最新成果,认为一个通过突变或基因交换重构(reassortment)而形成的新型高致病性甲型流感病毒株,要适应人体环境并在人际间传播是很困难的。

甲型流感病毒是一种具有8个基因片段的核糖核酸(RNA)病毒。这8个基因分别编码8种病毒蛋白:多聚酶PB1、多聚酶PB2、多聚酶PA、核蛋白NP、血凝素HA、神经氨酸酶NA、基质蛋白M和非结构蛋白NS。流感病毒蛋白由于氨基酸的微小差异,还可以分成若干亚型(subtype)。

对流感病毒致病性而言,最重要的病毒蛋白是HA和NA。HA通过与宿主细胞上的唾液酸受体结合,帮助病毒进入细胞;在细胞内复制形成的病毒颗粒,则在NA的作用下释出细胞,进入新的感染周期。流感病毒就是根据HA和NA的类型来命名的,如H1N1、H5N1等。

近年来在人际间流行的甲型流感病毒都来自甲型禽流感基因库。最新观点认为,在自然状态下,这个基因库中的流感病毒在频繁复制的过程中,8个基因会不断发生突变或交换重构,形成数量巨大、基因构成不同的新病毒。但这些新病毒或由于重构的基因之间不协调(不适应),或由于重构的基因不完整(如缺失1~2个基因),大多数都是短命的(transient),只有一部分以禽流感病毒的形式稳定存在于各种禽类动物中,其中又只有极少数禽流感病毒能以目前未知的机制突破种属屏障而直接适应新宿主(如1918年H1N1大流感病毒),引起在动物和人际间流行的流感。

禽流感要突破种属屏障而获得这种适应新宿主的能力,是非常困难的。一个明显的事实是,HA有16个亚型,NA有9个亚型,就可以组合成144种H和N不同的流感病毒。但迄今为止,真正适应人类并能以人传人的方式传播的流感病毒只有3种,即H1N1、H2N2和H3N2。这是一个令人惊异的现象,莫伦斯认为,一个新的流感病毒要适应人体,可能需要8个基因都适应人体环境,这显然是非常苛刻的。陶本伯格(Taubenberger JK)对1918年流感病毒的基因序列进行的研究发现,多聚酶基因突变对禽流感病毒适应人体有重要作用。与一般禽流感病毒相比,1918年流感病毒的PA、PB1、PB2分别有4个、1个和5个氨基酸发生了突变。这提示,多聚酶上的某些氨基酸突变在病毒适应人体方面可能有特殊作用。

人们还担心,近年来在人群中发生的高致病性H5N1禽流感与2012年流行的高传染性的甲型H1N1流感病毒一旦发生基因交换重构,就会产生灾难性后果。我们不能完全排除这种可能性,但也不能高估此种可能。2006年,迈尼斯(Maines)等人曾证明,当时的季节性流感病毒H3N2的糖蛋白H3和N2在H5N1病毒上表达后,并没有增强后者的传染性。因此,即使H5N1与H1N1病毒的基因发生了交换重构,重构的基因能否相互适应(即新病毒能否稳定存活)也是个问题;如果H5N1病毒的H5被H1取代,即使传染性增强,但它的高致病性能否保持也是难以确定的。

从进化论的观点看,由于病毒必须依赖它感染的宿主才能生存,宿主死亡,病毒就丧失了自身存在的条件。因此,高致病性病毒是竞争宿主中的“不适者”,在流感病毒的种间竞争中容易遭淘汰,而那些致病性相对较弱的病毒株反而易于生存并得到传播。莫伦斯认为,从进化选择的角度看,一种乐观的推测是,引起流感大流行的病毒将越来越趋向于强感染性(transmissibility)和弱致病性(pathogenicity)。近年来在世界范围内流行的甲型H1N1流感病毒,是由两个无关的猪流感病毒通过基因交换重构而成的新病毒,它似乎正表现了莫伦斯推测的这种特点。

生物世界的神秘性和诱人之处就在于它常会出现某种不可预测性。近来对流感病毒研究的新进展确实使我们获得了某种信心,即近年来流行的新型甲型H1N1流感病毒,向1918年流感病毒转化的可能性不大,但对其可能产生的突变保持高度谨慎的态度,则是完全必要的。