[论文解读] 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 6

一句话总结

本研究通过系统发育分析和分子进化分析，探究了2013年中国新型禽源H7N9甲型流感病毒的起源及其进化基因组学特征。研究发现，该病毒源于三种禽类流感病毒的重配，且携带关键突变，凸显其具有大流行潜力，亟需加强对禽类群体的监测。

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.

研究动机与目标

• 确定中国华东地区2013年新型H7N9甲型流感病毒的遗传起源。
• 探究驱动该新型病毒出现的进化机制。
• 基于其基因组特征，评估该病毒可能引发的大流行风险。
• 识别促成其出现的关键突变和重配事件。

提出的方法

• 通过病毒基因组序列的系统发育分析，追溯其进化谱系与祖先关系。
• 利用禽类流感病毒的比较基因组学，重建重配事件。
• 通过序列比对与进化模型，识别病毒基因中的非同义突变。
• 应用贝叶斯进化推断方法，估算分歧时间和进化速率。
• 分析来自人类和禽类分离株的基因片段，确定各亲本病毒株的贡献。
• 应用群体遗传学工具，评估病毒群体中的遗传多样性和选择压力。

实验结果

研究问题

• RQ1 2013年中国H7N9甲型流感病毒的遗传起源是什么？
• RQ2 禽类流感病毒之间的重配如何促成该新型病毒的出现？
• RQ3 病毒基因组中的哪些特定突变可能影响其在人类中的传播能力或致病性？
• RQ4 人类与禽类病毒分离株之间的进化关系如何？
• RQ5 有哪些证据支持该新出现的H7N9病毒具有大流行潜力？

主要发现

• H7N9病毒源于三种不同禽类甲型流感A病毒株的重配事件，包括H7N9、H9N2和H7N3谱系。
• 病毒基因片段来自多个禽类宿主，其中PB2、PB1和PA基因片段源自H7N9样病毒，HA基因为H7N9来源，而NA、NP和M基因则源自H9N2样病毒。
• 2013年4月初共确诊18例人类病例，其中6例死亡，表明该病毒在人类中具有高致病性。
• 在关键病毒蛋白中检测到大量非同义突变，尤其在PB2和HA基因中，可能影响病毒复制能力及免疫逃逸。
• 进化速率分析表明该病毒近期出现，与2013年初的动物源性跨种传播事件一致。
• 本研究提供了证据，表明禽类病毒库中的重配可产生具有大流行潜力的新型流感病毒。