2023年西双版纳（位于老挝、缅甸和中国边境地区）登革热暴发中流行毒株DENV-1的全基因组特征分析

《IJID Regions》：Whole Genome Characterization of prevalent DENV-1 in 2023 Dengue Outbreak of Xishuangbanna, a Border area of Laos, Myanmar, and China

登革热1型病毒2023年西双版纳疫情基因组分析显示，所有毒株与广东2023株高度同源，非结构蛋白NS2A突变率高达10.92%，并出现T58A、R123K等新突变，可能增强免疫逃逸能力。该研究为边境地区登革热防控及疫苗开发提供分子证据。

　　在2023年6月至11月期间，中国云南省西双版纳地区爆发了一场严重的登革热疫情，该地区位于中缅老边境地带，气候条件和地理环境为其成为登革热流行区提供了适宜的条件。本次研究旨在识别导致此次疫情的病原体，并分析流行株的基因组特征，从而为登革热的防控工作提供参考数据。通过对患者血清样本进行基因组测序和比较分析，研究团队揭示了病毒在不同时间点的进化轨迹及其对疾病传播和病毒致病性的潜在影响。

### 病毒的基本特性

登革病毒（Dengue virus, DENV）属于黄病毒科（Flaviviridae）黄病毒属（Flavivirus），根据感染后人体产生的抗体差异，DENV被分为四个血清型：DENV-1至DENV-4。DENV是一种单股正链RNA病毒，基因组长度约为11 kb，其结构蛋白包括衣壳蛋白（C）、膜蛋白（PrM/M）和包膜蛋白（E），而非结构蛋白则包括NS1、NS2A、NS2B、NS3、NS4A、NS4B和NS5。这些蛋白在病毒的复制、组装、免疫逃逸和致病性方面发挥着关键作用。

### 病毒的传播与流行情况

登革热主要通过伊蚊（Aedes aegypti）传播，这种蚊子在热带和亚热带地区广泛分布，尤其是城市和半城市区域。近年来，全球范围内登革热的感染人数迅速上升，据研究估计，每年约有3.9亿人感染登革热，较过去50年增加了30倍。在中国，登革热最早于1978年在广东省被发现，随后在海南、上海、广西、浙江、福建和台湾等地陆续出现。2008年，云南边境城市瑞丽首次出现登革热病例，而到2018年，越南、老挝、柬埔寨、缅甸、泰国和马来西亚等东南亚国家也报告了登革热病例。2013年和2015年，西双版纳地区曾发生大规模疫情，这表明该地区在地理上与东南亚国家相邻，且气候条件适合蚊虫繁殖，使得登革热成为该地区的主要公共卫生问题之一。

2023年，云南省的登革热疫情达到了历史最高水平，全年共报告了13,483例病例，其中1,180例为输入性病例，主要来自缅甸（1,069例）和老挝（100例），其余11例来自其他五个国家。作为云南省的一个自治州，西双版纳与缅甸和老挝接壤，且由于其独特的地理位置和气候条件，每年都会出现小规模的局部疫情或新发病例。这一现象表明，该地区在登革热防控方面面临重大挑战，尤其是在跨境人口流动和蚊虫传播模式不断变化的背景下。

### 样本收集与检测方法

为了追踪此次疫情的病原体，研究团队在2023年7月至10月期间，从西双版纳傣族自治州人民医院收集中登革热NS1抗原阳性的患者血清样本，共计2,250份。随后，利用QIAGEN QIAamp试剂盒提取总RNA，并采用Thermo Taqman探针qPCR方法进行血清型鉴定。同时，使用18对引物对病毒基因组进行全基因组扩增，并通过Sanger测序获得完整的基因组序列。通过DNAMAN软件对碱基和氨基酸突变进行分析，并使用MEGA11构建系统发育树，以评估病毒的进化关系。

### 基因组突变分析

对10个病毒分离株的基因组进行分析，发现其与2023年广东省的登革热病毒株（PP540291）高度相似。在所有编码蛋白中，非结构蛋白的突变率明显高于结构蛋白，其中NS2A和NS2B的突变率最高，分别达到10.92%。值得注意的是，许多2013年云南株的突变位点在2023年仍然存在，表明这些突变可能在自然选择过程中被保留下来，为病毒的适应性提供了优势。此外，从时间序列上看，2023年株的突变数量和频率相较于2013年株有所增加，说明病毒在不断演化，以适应新的环境和宿主条件。

在结构蛋白方面，C蛋白的突变率为7.31%，prM蛋白为8.03%，E蛋白为9.01%，NS1蛋白为7.95%。而在非结构蛋白中，NS2A和NS2B的突变率分别为10.92%和10.92%，NS3为8.45%，NS4A和NS4B为9.36%，NS5为8.20%。这一结果表明，病毒在非结构蛋白中表现出更高的变异倾向，可能是由于这些蛋白在病毒复制和免疫逃逸中发挥着关键作用，因此更容易受到环境压力和宿主免疫反应的影响。

在分析过程中，研究团队还发现了一些特殊的突变位点，如NS2A中的T58A和R123K。这些突变在2023年的病毒株中首次出现，而并未在2019年之后的病毒株中观察到。这表明，这些突变可能是病毒在适应宿主环境的过程中产生的新特征，有助于提高其在人群中的传播能力。此外，E蛋白中发现了一个重要的突变（S505A），这一突变在2023年的云南株和广东株中均存在，但在标准株或早期流行株中并未出现。这一突变可能影响病毒的结构稳定性，从而影响其感染能力和免疫逃逸机制。

### 系统发育分析

通过构建全基因组的系统发育树和E蛋白的邻接法进化树，研究团队发现2023年西双版纳的DENV-1株与2023年广东省的PP540291株属于同一进化分支。此外，该病毒株与2017年和2021年泰国的DENV-1株、2018年上海的DENV-1株也显示出较高的相似性。这一发现支持了病毒可能从东南亚地区传入中国，特别是在2023年，由于疫情的扩散，许多患者可能通过旅行或跨境人口流动感染了来自缅甸或老挝的病毒株。

在系统发育树的分析中，研究团队还发现病毒在不同地理区域的演化路径存在差异。例如，越南的DENV株在系统发育树上形成了一个较为紧密的分支，而中国的DENV株则分散在多个不同的进化枝中。这表明，虽然中国和东南亚国家的病毒株在某些方面具有相似性，但它们的演化路径和适应性特征存在差异。这种差异可能与不同地区的环境压力、宿主免疫反应和蚊虫传播模式有关。

### 蛋白质结构分析

在蛋白质结构分析方面，研究团队利用PRABI Lyon-Gerland提供的在线工具，对NS1和NS5蛋白的二级结构进行了预测和比较。NS1蛋白的RNA结合位点在所有分析的病毒株中均保持稳定，这可能与其在病毒复制和免疫逃逸中的核心作用有关。相比之下，NS5蛋白的突变率较高，这可能与其作为RNA依赖性RNA聚合酶的功能相关，使其更容易适应新的宿主环境并获得竞争优势。

在NS1蛋白的分析中，研究团队发现其二级结构在2023年株与标准株之间基本一致，表明这些突变并未影响其RNA结合功能。而在NS5蛋白中，某些氨基酸的突变可能影响其RNA复制活性，但这些突变并未改变其整体结构，说明病毒在适应性演化过程中，仍保留了其核心功能。此外，NS2A蛋白的突变可能影响其与宿主细胞的相互作用，例如通过增强其与内质网膜的结合能力，促进病毒复制复合物的组装。

### 病毒突变对致病性的影响

在分析病毒突变对致病性的影响时，研究团队发现某些突变可能会影响病毒的感染能力和致病性。例如，E蛋白中的S505A突变可能影响病毒的结构稳定性，从而影响其在宿主细胞中的融合过程。如果这种突变导致病毒融合能力下降，可能会减少其在宿主中的复制效率，进而降低疾病严重程度。然而，如果这种突变并未完全破坏病毒的融合能力，而是改变了其结构，可能会间接影响宿主的免疫识别，从而增加病毒的传播风险。

此外，NS2A蛋白的某些突变可能影响其与宿主细胞的相互作用，例如通过改变其与宿主细胞因子的结合能力，从而增强病毒的适应性和传播能力。这些突变可能是在病毒长期演化过程中积累的，使其能够在不同的宿主环境中生存和传播。因此，这些突变可能成为病毒在人群中持续传播的重要因素。

### 研究的局限性

尽管本次研究提供了关于2023年西双版纳登革热病毒株的重要信息，但仍存在一些局限性。首先，研究仅对患者的血清样本进行了病毒分离和测序，而未对当地蚊虫（如埃及伊蚊）进行同步采集和分析，这使得无法直接验证病毒是否存在于蚊虫体内，以及其在人类与蚊虫之间的传播过程中是否发生了适应性突变。其次，由于缺乏来自跨境流动人口（如缅甸和老挝输入病例）的病毒序列数据，研究无法准确追踪病毒的跨境传播路径，这为未来的病毒传播研究带来了挑战。

### 研究的意义与展望

本次研究不仅有助于理解登革热病毒的进化机制和传播路径，还为疫苗和抗病毒药物的研发提供了重要参考。通过分析病毒的基因组特征和突变模式，研究团队揭示了病毒在不同时间点和地理区域的演化趋势，为制定针对性的防控策略提供了科学依据。此外，研究还强调了加强跨境人口流动监控和蚊虫监测的重要性，以防止病毒的进一步传播和扩散。

未来的研究可以进一步探索病毒在蚊虫中的传播机制，以及其在不同宿主之间的适应性变化。同时，针对病毒的突变特征，可以开发更有效的疫苗和抗病毒药物，以应对不断变化的病毒株。此外，加强跨境合作和信息共享，对于有效防控登革热疫情至关重要，特别是在边境地区，病毒的跨境传播可能导致大规模疫情的爆发。

总之，本次研究为登革热的防控和疫苗研发提供了重要的科学依据，同时也揭示了病毒在不同地理区域的演化趋势和适应性特征。通过进一步的研究和国际合作，可以更好地理解登革热病毒的传播机制，并制定更有效的防控措施，以减少其对公共卫生的影响。