[論文レビュー] Origins and evolutionary genomics of the novel 2013 avian-origin H7N9 influenza A virus in China: Early findings

Jiankui He, Luwen Ning+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 7, 2013

Influenza Virus Research Studies被引用数 6

ひとこと要約

本研究は系統的および分子進化解析を用いて、中国における新規の2013年鳥インフルエンザ由来H7N9インフルエンザAウイルスの由来および進化ゲノムを調査した。ウイルスは3つの鳥インフルエンザウイルス系統の再結合によって生じており、重要な変異を有していることが判明し、パンデミックの可能性が高く、家禽集団における監視強化の必要性が浮き彫りになった。

ABSTRACT

In March and early April 2013, a new avian-origin influenza A (H7N9) virus (A-OIV) emerged in the eastern China. During the first week of April, the 18 infection cases have been confirmed and 6 people have died since March. This virus has caused global concern as a potential pandemic threat. Here we use evolutionary analysis to reconstruct the origins and early development of the A-OIV viruses. We found that A-OIV was derived from a reassortment of three avian flu virus strains, and substantial mutations have been detected. Our results highlight the need for systematic surveillance of influenza in birds, and provide evidence that the mixing of new genetic elements in avian can result in the emergence of viruses with pandemic potential in humans.

研究の動機と目的

• 中国東部における新規2013年H7N9インフルエンザAウイルスの遺伝的由来を特定すること。
• この新規ウイルスの出現を駆動する進化メカニズムを調査すること。
• ウイルスのゲノム特性に基づいて、そのパンデミックリスクを評価すること。
• ウイルスの出現に寄与した主要な突然変異および再結合イベントを同定すること。

提案手法

• 系統的解析を用いてウイルスゲノム配列を解析し、進化系統とルーツを追跡する。
• 鳥インフルエンザウイルス系統の比較ゲノム解析を用いて再結合イベントを再構築する。
• 配列アラインメントと進化モデルを用いてウイルス遺伝子内の非同義突然変異を同定する。
• ベイジアン進化推定を用いて分岐時刻と進化速度を推定する。
• ヒトおよび鳥由来のウイルス株の遺伝子断片を分析し、各親株からの寄与割合を特定する。
• 集団遺伝学的手法を応用して、ウイルス集団における遺伝的多様性および選択圧を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2013年中国におけるH7N9インフルエンザAウイルスの遺伝的由来は何か？
• RQ2 鳥インフルエンザウイルス系統間の再結合が、この新規ウイルスの出現にどのように寄与したか？
• RQ3 ウイルスゲノム内の特定の突然変異が、ヒトにおける感染性または病原性に影響を与える可能性は何か？
• RQ4 ヒト由来および鳥由来のウイルス株間の進化的関係は何か？
• RQ5 この新規出現H7N9ウイルスのパンデミック可能性を裏付ける証拠は何か？

主な発見

• H7N9ウイルスは、H7N9、H9N2、H7N3系統を含む3つの異なる鳥インフルエンザAウイルス系統の再結合によって生じた。
• ウイルスゲノム断片は複数の鳥宿主由来であり、PB2、PB1、PA断片はH7N9に類似したウイルス由来、HA遺伝子はH7N9由来、NA、NP、M遺伝子はH9N2に類似したウイルス由来であった。
• 2013年4月上旬に合計18例のヒト感染例が確認され、そのうち6例が死亡した。これはヒトにおける高い病原性を示唆している。
• 特にPB2およびHA遺伝子に顕著な非同義突然変異が検出され、ウイルスの増殖および免疫逃避に影響を与える可能性がある。
• 進化速度解析から、ウイルスは比較的新しく出現したものであり、2013年初頭の動物からヒトへのスプライスオーバー事象と整合的であった。
• 本研究は、鳥の保因者で発生する再結合が、パンデミックの可能性を有する新規インフルエンザウイルスを生成できることを裏付ける証拠を提供した。