我国新发现的14、55型腺病毒的生物学特性与基因组重组机制的研究

Acute respiratory disease infection outbreaks caused by human adenovirus types 14 and 55 (HAdV-14 and -55) were reported in China and other countries recently. HAdV-55 is a recombinant between HAdV-11 and -14, about which little is known. Based on our work on adenovirus molecular epidemiology, comparative genomics and recombinant adenovirus construction, the whole genomes of several new adenovirus isolates will be sequenced, including two of HAdV-14 and five of HAdV-55. Comparative genomic analyses are then used, with archived GenBank genomes, to reveal further the specific characteristics of genome variability. Secondly, comparative studies of adenovirus virulence, replication kinetics, infectivity, toxicity and receptors of both types will facilitate the evaluation of the differences of biological characteristics and clarify the importance of recombination in the genesis of future adenovirus pathogens. Finally, the in vitro genome recombination mechanism will be studied by the co-infection of host cells with HAdV-11 and -14, followed by continuous passages under simulated natural selection with antiserum immune pressure. The viral genomic variations will be monitored and recombination hotspots and frequencies will be quantitated. The mechanism of viral genome recombination centers on the hypothesis that "co-infection by two types of adenoviruses may result in genome recombination which enhances immune evasion under immune pressure". This will be validated and understood better. This research on adenovirus biological characteristics, comparative genomics and in vitro genome recombination mechanism will provide a scientific basis for adenoviral disease prevention and control, particularly for predicting future recombinants should there be hotspots, and also for vaccine development in future.

近年来人14、55型腺病毒引起的急性呼吸道感染在我国及世界上频频暴发，55型腺病毒由11、14型腺病毒重组产生，对该病毒知之甚少。本课题在前期腺病毒分子流行病学、比较基因组学、重组病毒构建等工作基础上，①对新分离的2株14型、5株55型腺病毒，通过全基因组测序和比较基因组学分析，揭示病毒基因组变异特点；②对病毒的毒力、复制动力学、感染性与毒性、受体等进行对比研究，评价两种型别腺病毒的生物学特性及差异，阐明重组对病毒的影响；③通过11、14型腺病毒共感染宿主细胞，在抗血清免疫压力作用下连续传代，模拟自然选择，监测病毒基因组变异，寻找重组热点及频率，探索腺病毒基因组的重组机制，验证"异型腺病毒共感染，在免疫压力作用下发生基因组重组、增强免疫逃逸"的假说。通过以上对腺病毒生物学特性、比较基因组学、体外基因组重组机制的研究，为今后腺病毒性疾病防控、疫苗研制特别是预测可能的重组腺病毒提供科学依据。

本研究针对近年来在我国及世界上频频暴发的人14、55型腺病毒，在前期腺病毒分子流行病学、比较基因组学、重组病毒构建等工作基础上，对新分离的14型、55型腺病毒，开展了全基因组测序和比较基因组学分析，发现我国新发的 14型腺病毒可能是由国外传入我国；此外我们还发现55型腺病毒可引起严重的家庭聚集性呼吸道感染甚至是致死性肺炎；55型腺病毒基因组相对比较保守，衣壳蛋白基因无明显变异，因此有助于今后疫苗的研发。进一步对父本的11、14型腺病毒进行病毒的毒力、复制动力学、感染性与毒性、受体等对比研究，发现三种型别的腺病毒的生物学特性无明显差异；进一步构建11、14型腺病毒共感染宿主细胞的细胞模型，通过测序监测病毒基因组的变异，发现腺病毒基因组的重组热点位于六邻体基因，重组频率最高的位置位于六邻体基因的HVR6和HVR7之间，这表明异型腺病毒共感染，极易发生基因组的重组，重组易发生在六邻体基因内。以上对腺病毒生物学特性、比较基因组学、体外基因组重组机制的研究，为今后腺病毒疾病防控、疫苗研制特别是预测可能出现的新的重组腺病毒提供了有力的科学依据。本课题在执行期间，在专业学术期刊上以通讯作者发表SCI论文4篇：影响因子大于4的论文3篇，大于5的论文1篇。项目负责人入选广东省特支计划“青年拔尖人才”，广东省优秀青年教师，并受聘为中国微生物学会医学微生物学专委会、中国微生物学会病毒学专委会：青年委员，中华医学会全国儿科临床病毒学协作组委员。已培养硕士研究生3名，博士研究生1名，在读硕士生4名，博士3名，即将毕业硕士1名、博士1名。项目负责人先后8次在国内和国际学术会议上做大会报告，并到美国哈佛大学医学院访学，邀请美国教授来我校做学术交流，这大大推动了中国腺病毒的研究，也加深了国内外同行对中国腺病毒研究的关注。