Science发现了一种促进H5N1禽流感病毒感染和可能在人类中传播的突变

禽流感病毒通常需要几次突变才能适应并在人类中传播，但是当一个变化就能增加成为大流行病毒的风险时，会发生什么？斯克里普斯研究所（Scripps Research）的科学家最近领导的一项研究显示，最近在美国感染奶牛的H5N1“禽流感”病毒的一个突变可能会增强该病毒附着在人体细胞上的能力，从而可能增加人与人之间传播的风险。这些发现强调了监测H5N1进化的必要性。

　　

禽流感病毒通常需要几次突变才能适应并在人类中传播，但是当一个变化就能增加成为大流行病毒的风险时，会发生什么呢？斯克里普斯研究所（Scripps Research）的科学家最近领导的一项研究显示，最近在美国感染奶牛的H5N1“禽流感”病毒的一个突变可能会增强该病毒附着在人体细胞上的能力，从而可能增加人与人之间传播的风险。这项研究结果发表在2012年12月5日的《科学》杂志上，强调了监测H5N1进化的必要性。

目前，没有记录在案的H5N1在人与人之间传播的病例：人类中的禽流感病例与与受污染的环境以及受感染的鸟类（包括家禽）、奶牛和其他动物的密切接触有关。然而，公共卫生官员担心这种病毒可能会进化到在人与人之间有效传播，这可能导致一场新的、可能致命的大流行。

流感病毒通过一种叫做血凝素的蛋白质附着在宿主身上，这种蛋白质与宿主细胞表面的聚糖受体结合。聚糖是细胞表面蛋白质上的糖分子链，可以作为某些病毒的结合位点。H5N1等禽流感病毒主要通过在鸟类（禽类型受体）中发现的含唾液酸聚糖受体感染宿主。虽然病毒很少适应人类，但如果它们进化到能够识别人体内发现的唾液化聚糖受体（人型受体），它们就可以获得感染并可能在人与人之间传播的能力。

“监测受体特异性的变化（病毒识别宿主细胞的方式）是至关重要的，因为受体结合是传播的关键一步，”Ian Wilson博士说，“话虽如此，仅靠受体突变并不能保证病毒会在人与人之间传播。”

过去禽流感病毒适应于人与人之间感染和传播的病例需要多次突变，通常至少三次。但是，对于从美国首次感染牛H5N1病毒的人身上分离出来的H5N1 2.3.4.4b毒株（A/Texas/37/2024），科学家发现，血凝素中只有一个氨基酸突变就可以改变特异性，使其与人型受体结合。这里的牛指的是奶牛的品种，它们是人类感染病毒的直接来源。重要的是，这种突变并没有被引入到整个病毒中，而是只引入了血凝素蛋白来研究其受体结合特性。

在他们的研究中，研究小组在H5N1 2.3.4.4b血凝素蛋白中引入了几个突变，这些突变与以前的禽流感病毒的受体特异性变化有关。这些突变被选择来模拟自然发生的基因变化。当研究小组评估其中一种突变Q226L对病毒与人型受体结合能力的影响时，他们发现这种突变显著改善了病毒与糖受体的结合方式，糖受体代表了人类细胞中发现的糖受体。

“研究结果表明，这种病毒很容易进化到识别人类类型的受体，”第一作者、斯克里普斯研究所的博士后Ting-Hui Lin说。“然而，我们的研究并不表明这种进化已经发生，也不表明目前只有这种突变的H5N1病毒会在人与人之间传播。”

相反，研究小组专注于了解像Q226L这样的自然突变是如何产生的，以及它们可能产生的影响。为了研究可能使H5N1 2.3.4.4b血凝素附着在人类受体上的潜在突变，研究小组与共同资深作者、斯克里普斯研究所的Cecil H.和James Paulson博士的实验室合作，使用了先进的结合试验。这些试验模拟了病毒附着在细胞上的情况，使研究人员能够精确地追踪改变后的H5N1血凝素如何与人型受体相互作用。

Paulson解释说：“我们的实验表明，Q226L突变可以显著提高病毒瞄准并附着于人类受体的能力。”“这种突变使病毒在人类细胞上有了一个以前没有的立足点，这就是为什么这一发现是可能适应人类的危险信号。”

然而，仅凭这种转变可能不足以实现人与人之间的传播。其他的基因变化——比如聚合酶碱性2 （E627K）的突变，可以增强病毒在人体细胞中的复制和稳定性——可能是病毒在人群中有效传播的必要条件。

然而，鉴于直接接触受感染动物导致的H5N1人间病例数量不断增加，这些发现突出表明，有必要对H5N1和类似禽流感毒株的进化进行主动监测。虽然没有立即引起恐慌的原因，但研究人员强调，即使是改变H5N1与人类细胞结合方式的单一突变也不应被忽视。

“继续跟踪基因变化的发生，将使我们在为增加的传播性迹象做准备方面具有优势，这种类型的研究有助于我们了解需要注意哪些突变以及如何做出适当的反应。”