H3N2的局部流行和全球传播促进了自身的进化

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据估计每年全球流感病毒的爆发可造成250,000到500,000人的死亡[1],其中甲型流感病毒是造成人致病率和死亡率的主要因素。甲型流感病毒依照其表面糖蛋白血凝素HA和神经氨酸酶NA可分别分为18种HA(H1-H18)和11种(N1-N11)亚型,而人甲型H3N2流感病毒作为这些亚型中抗原变化最快的人流感病毒,其在全球传播过程中大约平均1.7年就可发生一次抗原的完全替换,这对于公共健康和经济带来了强大和持续的损害。虽然现今人们对人甲型H3N2流感病毒的全球传播规律已经进行过很详细的研究[2-9],但关于其在全球不同地区不同自然条件的选择压力下的进化动态以及其在WHO推荐疫苗未发生改变情况下的时空传播规律仍然是不清晰的。  因此本研究基于在2016年4月30号之前下载的2002到2016年之间的12个不同区域的人甲型H3N2流感病毒的HA1序列,通过检测这12个不同区域的人甲型H3N2流感病毒的选择压力(ω=dN/dS)并结合核苷酸多样性π、Tajima’s D and Fu&Li’D*检验来研究其进化动力;然后比较各个地区的不同流感季节的氨基酸残基的频率图谱分析不同抗原位点转换时间和固定时间,以检验不同地区流感变化的规律以及相关性;最后通过分析在WHO推荐疫苗未发生改变情况下的各个地区的人甲型H3N2流感病毒时空传播规律。  通过对各个地区人甲型H3N2流感病毒进化动力学研究,我们发现2002到2016年,各个地区新型甲型H3N2流感病毒的HA1片段具有明显的差异,而且几乎在每次发生流感病毒爆发的区域之中都会有检测到明显的种群扩张的现象,且东南亚地区的Tajima’s D和Fu&Li’s D*的数值普遍都显著性小于0,表明该地区病毒经历了群体扩张,这个结论和与之前分析的东亚和东南亚通常作为新流行毒株的源头相一致。此外,由于不同抗原位点对于流感病毒改变抗原特性的能力根本上是不成比例的,我们发现位点145、159、189、225都经过了多次的替换,表明这些位点经过了多次的阳性选择,说明在人甲型H3N2流感病毒的靠近受体结合位点的原来的主要抗原位点仍然占主导作用,通过对流感病毒系统发育地理学的分析表明中国、东亚、东南亚和美国对于流感病毒的传播起着非常重要的作用,其中我们也发现印度、南半球等区域发生了很多次的区域性的局部传播,并导致区域性的爆发,但是在最近几年全球流感病毒的传播更为快速和紧密,且传播方式更加复杂,其中南半球对于流感病毒的传播的作用尤为突出,这在一定程度上警醒人们需要更加关注对全球流感病毒的监控和预防以及对不同地理区域的流感疫苗的疫苗方案进行精准的设计和调整。
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