eLife：为什么一些毒株更有可能感染接种过疫苗的个体

　　

科学家已经证明，整个轮状病毒基因组的差异——而不仅仅是它的两个表面蛋白——会影响疫苗的效果，这有助于解释为什么一些毒株更有可能感染接种过疫苗的个体。

这项研究今天以预印本的形式发表在《eLife》杂志上，被编辑们描述为一篇重要的论文。他们说，估计轮状病毒疫苗有效性的新方法提供了令人信服的证据，表明轮状病毒疫苗应该基于循环毒株的整个基因组来设计，而不是以前使用的两种表面蛋白质。这些发现将对未来的轮状病毒疫苗设计以及更广泛的特定类型疫苗评估产生影响。

轮状病毒是一种传染性胃肠道感染，可引起胃和肠的炎症（胃肠炎），其特征是严重脱水腹泻。两种主要疫苗Rotarix （RV1）和RotaTeq （RV5）在美国显著减少了轮状病毒引起的严重疾病病例，但它们并不能提供完美的保护。

科学家推测，循环轮状病毒毒株和疫苗毒株之间的遗传差异可能会影响它们的工作效果。传统上，这些差异是用病毒外壳上的两种蛋白质——VP7和VP4来量化的。

“我们着手调查为什么一些接种过疫苗的儿童仍然会感染轮状病毒，”美国纽黑文耶鲁大学公共卫生学院微生物疾病流行病学系和公共卫生建模单元的博士生Jiye Kwon说。“以前的研究只关注病毒的外部蛋白质，但轮状病毒共有11个基因片段。我们想研究完整的基因组，以探索剩余的9个片段，即病毒的‘主干’，是否可以解释疫苗对轮状病毒株有效性的差异。”

为了进行调查，Kwon及其同事在2012年至2016年期间检查了来自美国7个医疗站点的接种疫苗和未接种疫苗的254例轮状病毒相关疾病。他们使用来自这些病例的全基因组测序数据来分析每种病毒株的完整遗传密码，并将其与Rotarix （RV1）或RotaTeq （RV5）疫苗进行比较。他们试图确定疫苗的有效性是否会随着病毒和疫苗株之间的遗传距离增加而下降，并研究轮状病毒的遗传多样性在疫苗覆盖率较高的地区是如何变化的。

为了测量遗传距离，他们使用了一种称为筛分析的技术，这是一种灵活的统计方法，使他们能够测量每个病例毒株和疫苗毒株之间核苷酸碱基（构成遗传密码的分子“字母”）的百分比差异。

他们的研究结果表明，接种了轮状病毒疫苗（RV1）的个体更有可能被轮状病毒毒株感染，这些毒株在基因上与疫苗有显著差异——其全基因组差异超过9.6%。与病毒基因相似的循环病毒株具有称为基因组1 （a-like）的病毒主干。另一方面，遗传上距离较远的菌株往往具有不同的病毒主干，称为基因组2 （ds -1样），或者具有混合匹配的变体，称为重组菌株。

疫苗有效性结果也反映了这种遗传模式。Rotarix （RV1）疫苗对基因相似的病毒株提供了强有力的保护，但对基因较远的病毒株的保护作用显著下降。RotaTeq （RV5）疫苗遵循了类似的模式，但其有效性差异不那么明显。

接下来，研究小组观察了不同地区的疫苗接种模式是否会影响人群中传播的轮状病毒毒株。他们发现，在更多人使用轮状病毒（RV1）的地方，轮状病毒毒株在遗传上占主导地位。在RotaTeq （RV5）使用率高的地区也观察到这一点。这表明，随着时间的推移，轮状病毒会自然地适应疫苗诱导的免疫，导致循环毒株的基因组成发生变化，有利于那些在基因上与疫苗不同的毒株。

Kwon说：“目前的疫苗仍然对轮状病毒的严重疾病提供强有力的保护，但是这些发现强调了持续监测病毒进化以长期保持疫苗有效性的必要性。”

研究小组提醒说，由于需要全基因组测序数据，他们的研究受到了相对较小的病例样本量的限制。他们呼吁未来的研究进一步验证他们的发现，在其他更广泛地获得全基因组测序数据的环境中。

“我们的研究表明，与只观察两种表面蛋白质相比，观察轮状病毒的整个遗传结构可以更清楚地了解疫苗的效果，”耶鲁大学公共卫生学院微生物疾病流行病学系副教授、公共卫生建模部门的资深作者Virginia Pitzer说。“这凸显了在设计疫苗时纳入病毒全基因组结构的重要性。目前有四种轮状病毒疫苗可用，还有更多疫苗正在研制中；我们使用全基因组测序数据来了解所有基因片段如何促进免疫保护的框架对于维持它们的长期成功至关重要。”