H9亚型流感病毒跨种属传播的分子机制研究

Interspecies transmission of avian influenza virus to mammals is regarded as a potential pandemic threat to humans. Since the mid-1990s, H9 influenza viruses have become endemic in terrestrial poultry in most of the Asian countries. Virologic and serologic investigations revealed the H9 subtype influenza virus have been frequently introduced into humans and pigs in the past two decades. These have raised great concerns over the possible generation of human pandemic influenza strains. However, mechanisms of the interspecies transmission of H9 subtype influenza virus remained unclear. In our previous study, H9 strains with and without infectivity to pigs were identified. To determine the genetic mechanisms of the interspecies transmissibility of the H9 subtype influenza virus, we propose to construct reassorants containing genes derived from our representative strains, and test their infectivity in pigs. Molecular determinants will be further investigated through modeled structure comparison and introduced point mutation into the virus.The information obtained from this study will help to understand the molecular mechanisms of interspeices transmissibility of H9, and to assist with pandemic preparedness.

禽流感病毒向哺乳动物宿主传播一直被认为是可导致人类流感大流行的一个潜在威胁。在过去20年间，H9病毒曾多次感染人类及猪群，这使得人们高度关注该亚型是否有可能在人群中引发下一次流感大流行。然而，至今H9病毒跨种属传播的机制仍未明确。在我们的前期研究工作中，我们发现目前流行于我国的多个H9病毒代表株均可感染猪，而早期流行于水禽中的Dk/ST/2030/2000病毒则不感染猪。这为我们研究H9病毒跨种属传播的分子机制提供了契机。在本项目中，我们将通过反向遗传技术构建具备不同基因来源（来自对猪有/无感染性的病毒）的重组病毒并评估其对家猪的感染性，从而鉴定对病毒跨种属传播具决定性或辅助性作用的基因；在此基础之上，我们还将通过构建点突变株鉴定各基因上对病毒跨种属传播具决定性作用的位点，进而明确H9病毒跨种属传播的分子机制。此研究有助于从基因水平鉴定对哺乳动物有传染性的H9病毒,为大流感的防治奠定基础。

由于家猪孵育了历史上4次流感大流行株，因此，禽H9N2病毒向猪的跨种属传播增加了病毒发生哺乳动物适应性改变的危险。但迄今H9病毒跨种属屏障的机制仍未为人所知。在我们的前期研究中，我们发现G1和Y280系的病毒可感染猪，而来自于天然宿主的H9病毒对猪没有感染性，提示H9病毒在陆禽中的进化可能提高了病毒对猪的感染性。据此，我们通过置换对猪有/无感染性的H9病毒表面基因，研究表面基因在病毒跨种属传播中的作用。..研究发现：1）可感染猪的H9病毒（Ck/HK/SSP177W/2007，SSP177W）可逆转两株不能感染猪的H9病毒（Dk/ST/2030/00，ST2030和Dk/JX/7554/2007，JX7554）对猪的感染性。仅靠SSP177W的HA基因就可使ST2030病毒获得感染性；2）H9病毒的表面基因对病毒的复制能力具有重要影响。具有SSP177W病毒一或两条表面基因的重组毒株都获得了复制优势，而SSP177W表面基因一旦为ST2030或JX7554取代则复制效率显著减低；3）具SSP177W表面基因的病毒显示出对α2, 6唾液酸受体更强的亲和力；4）通过对猪有/无感染性两组病毒HA基因的序列分析，我们发现了6个可能与病毒跨种属传播能力有关的氨基酸位点（I38T、T47A、A335R、E381K、N473K、Q498R）。这些氨基酸自九十年代就开始出现于在陆禽中流行的H9病毒中，在2000年后绝大部分H9病毒的相应位点上都带有这些位点，提示禽H9病毒在陆禽中的分子进化可能使病毒获得对猪的感染性；5）将ST2030上述6个位点突变为SSP177W病毒的对应氨基酸后，该突变株获得了对猪的感染性，验证了这些突变点对H9病毒感染猪的决定性作用；6）在这6个位点中，我们发现仅靠HA1或HA2的突变不足以使病毒获得感染性；尽管HA-335位作为HA1-HA2连接位点的组成部分，影响着病毒的热稳定性，但不具335R突变的病毒仍能感染猪；HA1上的1个突变与HA2上2个突变的组合是满足病毒获得对猪的感染性的最低要求。..本研究揭示了表面基因、尤其是HA基因在H9病毒跨种属传播中的决定性作用，并首次揭示了HA基因上决定禽H9病毒感染猪的分子决定簇，为深入了解禽流感病毒跨种属机制奠定了基础。