H7N9禽流感病毒聚合酶功能对其致病性和传播力的影响

An outbreak of a novel avian H7N9 influenza viruses were reported in China. Most H7N9 patients developed severe illness. Since it is the first isolated H7N9 virus in the world, little is known about the characterizations of the virus. Receptor binding assay revealed by our group that the novel H7N9 viruses could bind both α2,3(avian type receptor) and α 2,6 (human type receptor). However, no efficient human-to-human transmission has been observed. The viral RNA dependent RNA polymerase (RdRp), which formed by the PB1, PB2, and PA subunits, is a major determinant of species specificity, transmission, and pathogenesis. RNP activities were found to be related with viral replications. Our study would focus on the function of the novel H7N9 avian influenza virus and the relation of the RNP functionality on its pathogenicity and transmissibility.

2013年3月31日，中国卫计委正式向公众公布了同年2月底3月初在中国上海市和安徽省暴发的3例人感染H7N9流感病毒死亡病例，由于这是全球首次发现的新病毒，很多病毒特性都不清楚。前期我们对H7N9禽流感病毒的受体结合特性分析提示该病毒既可以感染人的上呼吸道，也可以感染人的下呼吸道，而目前没有证据支持H7N9禽流感病毒可以有效的在人与人之间传播。流感病毒的聚合酶负责病毒RNA的转录和复制，同时还参与病毒mRNA的翻译过程。前期有很多研究表明流感病毒的复制速度与聚合酶的活性成正相关。本研究拟在前期工作的基础上，重点研究新H7N9禽流感病毒多聚酶基因对病毒复制和传播的影响，从而为该病毒的防控提供一定的科学依据。

2013年春季，中国长三角地区暴发了新型H7N9禽流感病毒。截至2015年1月25日，H7N9禽流感感染病例达535例，病死率超过了36%。序列分析结果表明H7N9禽流感病毒含有部分哺乳动物适应性的分子标记。其中PB2 627和701位点的氨基酸是目前研究最多的甲型流感病毒宿主适应和跨种传播的分子标记。研究表明PB2 627位点的氨基酸由E突变为K以后，可以显著增加高致病性H5N1和H7N7禽流感病毒在小鼠中的致病力，而PB2 701位点的氨基酸由D突变为N以后，不仅可以增加高致病性H5N1和H7N7禽流感病毒在小鼠中的致病力，而且还可以增加病毒在豚鼠中的传播力。对H7N9序列的分析可以看出，从禽中分离到的H7N9病毒，其PB2 627位点的氨基酸全部为E，PB2 701位点的氨基酸全部为D，然而，从人群中分离到的H7N9禽流感病毒，有69%的病毒PB2 627位点的氨基酸发生了E到K的突变，另有8.5%的病毒在PB2 701位点发生了D到N的突变。为了研究627E/K和/或701D/N对H7N9禽流感病毒致病力和传播力的影响，我们以A/Anhui/1/2013 (AH1, H7N9)为骨架，利用反向遗传学的方法分别拯救出含有4种不同氨基酸组合的AH1病毒：AH1-KD (野生型, 627K701D), AH1-KN (627K701N), AH1-ED (627E701D)和AH1-EN (627E701N). 研究发现，氨基酸KN组合的聚合酶活性在任何温度条件下都是最高的，E627K和D701N均能够增加聚合酶的活性。在A549细胞中，重组病毒AH1-KN (627K701N)和AH1-ED (627E701D)在低温条件33℃下的复制滴度显著比AH1-KD (野生型, 627K701D)和AH1-EN (627E701N)病毒的滴度高，提示氨基酸KN组合和ED组合可能可以增加AH1病毒的传播力。小鼠实验的结果表明氨基酸KN组合和ED组合均可以显著增加H7N9禽流感病毒的致病力。