H5N1流感病毒血凝素天然突变对抗原性及适应性的影响机制研究

《npj Viruses》：Impact of naturally occurring hemagglutinin substitutions on antigenicity and fitness of influenza A(H5N1) virus

本刊推荐：为应对2024年美国密苏里州出现无动物接触史的H5N1人感染病例，CDC研究团队通过反向遗传学技术构建含P136S/A156T双突变的重组病毒，系统评估其抗原性变化。研究发现A156T突变通过引入154位N-糖基化位点显著改变抗原性，但IDCDC-RG80A候选疫苗病毒仍保持交叉保护效果。该研究为2.3.4.4b分支H5N1病毒的疫苗策略提供关键依据。

　　

当2024年3月美国德克萨斯州首次报告高致病性禽流感H5N1病毒在奶牛中爆发时，这场动物疫情很快演变为公共卫生事件。截至2025年4月，美国已有超过1000个奶牛场检测到病毒，70例人感染病例相继出现。然而，当年9月密苏里州发现的一例特殊病例引起了科学家们的高度警觉——这位患者没有已知的动物接触史，且病毒血凝素（HA）蛋白携带两个罕见突变P136S和A156T。由于病毒无法从临床样本中分离，传统血清学分析陷入困境，这给评估病毒的传播风险带来了巨大挑战。

面对这一难题，美国疾病控制与预防中心（CDC）的研究团队迅速采取行动，在《npj Viruses》发表了突破性研究。他们利用反向遗传学技术，以德克萨斯州分离株A/Texas/37/2024（TX37）为骨架，成功构建了包含单突变和双突变的重组病毒，首次系统揭示了这些自然发生的突变对病毒抗原性和适应性的影响。

研究团队运用了多项关键技术：通过反向遗传学构建重组病毒，使用血凝抑制试验（HI）和聚焦减少法评估抗原性，借助糖芯片技术分析受体结合特性，利用原代人鼻腔上皮细胞（NhNE）模拟上呼吸道环境进行复制动力学实验，并通过雪貂竞争性感染模型评估体内适应性。临床样本则通过深度测序技术进行基因组解析。

抗原性和中和分析

血凝抑制试验结果显示，A156T单突变或P136S/A156T双突变导致针对大多数2.3.4.4b分支病毒的抗血清HI滴度下降至少4倍。值得注意的是，IDCDC-RG80A候选疫苗病毒（CVV）产生的抗血清仍能有效中和所有突变病毒，保持≤2倍的滴度变化。中和试验进一步证实了这一发现，凸显了A156T突变对抗原性的显著影响。

受体结合特异性

糖芯片分析表明，所有重组病毒均保持对α2,3-连接唾液酸（禽类受体）的强烈偏好，未获得对人类呼吸道常见的α2,6-连接唾液酸的结合能力。虽然突变影响了病毒对某些禽类受体特异性糖链的结合，但并未增强其人类受体结合特性。

原代人鼻腔上皮细胞中的复制适应性

在模拟人体上呼吸道环境（32°C）的条件下，rTX37-HA-P136S/A156T的复制能力显著低于野生型病毒，峰值滴度降低至10^5.7TCID₅₀/mL（P=0.02）。竞争实验显示，即使在1:3（野生型:突变型）的初始比例下，野生型病毒在感染第4天仍占据主导地位（57%-72%），表明A156T突变降低了病毒在人类鼻腔环境中的适应度。

雪貂中的复制适应性

雪貂竞争性感染实验进一步验证了上述发现。接种1:1混合病毒后，野生型病毒在鼻腔冲洗液中的比例在第3天达到99%以上，在鼻甲、气管和肺组织中均占据绝对优势（>90%）。

研究结论表明，A156T突变通过引入154位N-糖基化位点遮蔽抗原位点B，导致抗原性显著改变，但这种免疫逃逸优势是以降低病毒复制适应性为代价的。值得注意的是，IDCDC-RG80A CVV因其本身含有T156位点，对突变病毒仍保持良好保护效果，这为当前2.3.4.4b分支H5N1病毒的疫苗策略提供了关键依据。

该研究的重大意义在于首次在2.3.4.4b背景下系统评估了P136S/A156T突变的功能影响，证明了反向遗传学在突发疫情中的快速响应能力——从获得序列到完成首批HI结果仅耗时10天。研究揭示了病毒进化中免疫逃逸与适应性之间的平衡关系，为未来疫苗更新和疫情应对提供了科学范式。随着H5N1病毒继续演化，这种快速表征突变效应的能力将成为全球流感大流行防范体系的重要支柱。