[논문 리뷰] Origins and evolutionary genomics of the novel 2013 avian-origin H7N9 influenza A virus in China: Early findings

Jiankui He, Luwen Ning외 1명|arXiv (Cornell University)|2013. 04. 07.

Influenza Virus Research Studies인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 중국에서 발생한 새로운 2013년 가금류 기원 H7N9 인플루엔자 A 바이러스의 기원과 진화 게놈학을 계통발생학적 및 분자 진화 분석을 통해 조사한다. 바이러스가 세 종의 가금류 인플루엔자 바이러스가 재조합된 것으로 밝혀졌으며, 핵심 돌연변이를 지니고 있음을 확인하여 패닉의 잠재성을 강조하고 가금류 집단 내 강화된 감시의 필요성을 제기한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 동중국에서 발생한 새로운 2013년 H7N9 인플루엔자 A 바이러스의 유전자 기원을 규명하기 위해.
• 이 새로운 바이러스의 출현을 이끄는 진화 메커니즘을 조사하기 위해.
• 바이러스의 게놈 특성에 기반해 그가 초래할 수 있는 패닉 위험을 평가하기 위해.
• 그의 출현에 기여한 핵심 돌연변이와 재조합 사건을 식별하기 위해.

제안 방법

• 진화 계통과 기원을 추적하기 위해 바이러스 게놈 서열의 계통발생 분석을 수행하였다.
• 가금류 인플루엔자 바이러스의 비교 게놈학을 이용하여 재조합 사건을 재구성하였다.
• 서열 정렬 및 진화 모델링을 통해 바이러스 유전자 내 비동의어 돌연변이를 식별하였다.
• 베이지안 진화 추론을 사용하여 분리 시점과 진화 속도를 추정하였다.
• 각 부모 바이러스의 기여도를 파악하기 위해 인간 및 가금류 분리주에서의 유전자 세그먼트를 분석하였다.
• 유전적 다양성과 바이러스 집단 내 선택 압력 평가를 위해 인구 유전학 도구를 적용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 2013년 중국의 H7N9 인플루엔자 A 바이러스의 유전자 기원은 무엇인가?
• RQ2 가금류 인플루엔자 바이러스 간의 재조합이 이 새로운 바이러스의 출현에 어떻게 기여했는가?
• RQ3 바이러스 게놈 내 특정 돌연변이 중 인간에서의 전파성 또는 병원성에 영향을 줄 수 있는 것은 무엇인가?
• RQ4 인간 및 가금류 바이러스 분리주 간의 진화적 관계는 무엇인가?
• RQ5 이 새로운 H7N9 바이러스가 패닉을 일으킬 수 있다는 데 대한 증거는 무엇인가?

주요 결과

• H7N9 바이러스는 H7N9, H9N2, H7N3 계통을 포함한 세 가지 별개의 가금류 인플루엔자 A 바이러스 계통 간의 재조합 사건에서 기인하였다.
• 바이러스 게놈 세그먼트는 다수의 가금류 숙주에서 유래하였으며, PB2, PB1, PA 세그먼트는 H7N9 유사 바이러스에서 유래하였고, HA 유전자는 H7N9에서 유래하였으며, NA, NP, M 유전자들은 H9N2 유사 바이러스에서 기인하였다.
• 2013년 4월 초순에 총 18건의 인간 감염 사례가 확인되었고, 그 중 6건이 사망으로 이어져 인간에서 높은 병원성을 보였음을 시사한다.
• 특히 PB2 및 HA 유전자에서 핵심 바이러스 단백질에 상당한 비동의어 돌연변이가 확인되었으며, 이는 바이러스의 복제 및 면역 회피에 영향을 줄 수 있다.
• 진화 속도 분석 결과 바이러스의 최근 출현이 확인되었으며, 이는 2013년 초에 발생한 동물에서 인간으로의 전이 사건과 일치한다.
• 이 연구는 가금류 저류에서의 재조합이 패닉 잠재성을 지닌 새로운 인플루엔자 바이러스를 생성할 수 있음을 증명한다.