最新发现的蝙蝠流感病毒 H18N12 携带可能增强其跨物种传播能力的突变,这凸显了需加强监测以预防未来疫情爆发。
在近期发表于《Scientific Reports》杂志上的一项研究中,科学家们对哥伦比亚加勒比海地区捕鱼蝙蝠中发现的一种新型甲型流感病毒(IAV)进行了系统发育、进化和抗原特性分析。
蝙蝠:新兴病毒的天然宿主
蝙蝠是多种病毒的重要自然宿主,包括冠状病毒、副黏病毒、丝状病毒、委内瑞拉马脑炎病毒和登革病毒等。
尽管蝙蝠并非流感病毒的传统宿主,但近年来已在其体内检测到多种甲型流感病毒亚型,例如危地马拉果蝠中发现的 H17N10 亚型,以及秘鲁、玻利维亚和巴西蝙蝠中分离出的 H18N11 亚型。此外,埃及蝙蝠体内也检测到与禽类甲型流感病毒相似的毒株。
禽类甲型流感病毒如何感染蝙蝠?
新发现的蝙蝠流感病毒株 H18N12 在其神经氨酸酶(NA)基因片段中表现出遗传差异,提示其进化路径与已知的禽类和哺乳动物流感病毒不同。
蝙蝠甲型流感病毒可能起源于与禽类甲型流感病毒亚型的共同祖先。现有证据表明,地理隔离及多次早期传播事件使这些病毒分化为两支,或通过显著突变使其特异性适应蝙蝠宿主。
血凝素(H)和神经氨酸酶(NA)是甲型流感病毒表面的糖蛋白,参与病毒与宿主细胞表面受体(如主要组织相容性复合体 II 类分子,MHC-II)的结合。X 射线晶体学分析显示,蝙蝠与禽类甲型流感病毒的这些蛋白结构相似,但蝙蝠病毒存在特异性分子修饰,可能与宿主适应性相关。
例如,蝙蝠甲型流感病毒的 NA 蛋白缺乏催化活性,研究人员推测其可能通过不同机制诱导低水平 MHC-II 分子。然而,仍需进一步研究以全面理解甲型流感病毒感染蝙蝠的机制,从而确保流感防控策略的有效性。
研究结论
计算模型显示,H18N12 病毒的关键突变可能增强其与宿主受体的结合能力,进而影响其感染新物种的潜力。
研究团队从哥伦比亚加勒比海地区的蝙蝠中随机采集了 159 份直肠样本,并通过核糖核酸测序(RNA 测序)进行分析。这些蝙蝠物种属于叶口蝠科(Phylostomidae)、犬吻蝠科(Molossidae)、兔唇蝠科(Noctilionidae)和鞘尾蝠科(Emballonuridae)。值得注意的是,仅4份小兔唇蝠(Noctilio albiventris)样本检测出与正黏病毒科(Orthomyxoviridae)相关的病毒基因组。
该病毒基因组的三个片段与 H18N11 的相似度达 90%。相比之下,样本 A/bat/Colombia 23 的病毒基因组有 93% 的结构与秘鲁分离的 H18N11 序列相似,但其 NA 基因与该参考基因组的差异更大。
系统发育分析表明,A/bat/Colombia 23 病毒分离株与蝙蝠特异性甲型流感病毒相关,且显著不同于禽类病毒。例如,其 H 基因片段与秘鲁、巴西和玻利维亚分离的 H18 片段结构相似,而 PB2、PA 和 M 基因片段可能与此前参考基因组有共同祖先。相比之下,A/bat/Colombia 23 的 NA 基因片段与近年甲型流感病毒分离株的系统发育距离最远,且与 50 多年前分离的 NA 片段存在亲缘关系。
这些发现表明,HA 和 NA 片段的基因重配事件促进了病毒遗传多样性及其感染新宿主的适应性。HA 和 NA 片段平均每 31 年发生一次重配,这一低重配率可能与片段间遗传兼容性差异、生态限制(阻碍共感染)或蝙蝠免疫系统驱动的病毒进化有关。
与传统流感病毒不同,H18N12 的神经氨酸酶蛋白缺乏标准酶活性,这引发了关于其如何促进病毒复制和传播的疑问。
基于实验数据,研究人员通过计算模型预测了分离病毒结构与 H18N11 参考基因组的差异和相似性。例如,A/bat/Colombia/23 的 NA 蛋白假想活性位点口袋比秘鲁 H18N11 的更狭窄,这可能源于 150 环的更强可塑性及 K363R 突变导致的结构稳定性改变。此外,Ser361、Arg363 和 Lys242 的五个突变可能增强了蝙蝠与病毒蛋白结合的强度和特异性。
“ 这些发现显著深化了我们对病毒蛋白相互作用的理解,并可能为未来研究和药物开发提供方向,尤其是针对NA蛋白的抗病毒药物设计。”
研究意义
本研究在哥伦比亚加勒比海地区的捕鱼蝙蝠中发现了一种新型甲型流感病毒。该病毒的 H 基因是与所有 16 种已知禽类亚型相关的唯一片段,而 PB1、PA、M 和 NA 基因可能源于蝙蝠体内现有病毒株的重排事件。
“ NA 基因的分子差异……提示其属于新亚型 H18N12。”
已有研究表明,H18N11 无法高效感染非蝙蝠宿主。尽管 A/bat/Colombia/23 的 H 基因与 H18 亚型一致,但其 NA 基因的突变可能提升该病毒感染和传播至新物种的能力。因此,亟需监测新型甲型流感病毒株的出现,并预先评估其引发流行病爆发的潜在风险。
期刊参考
Echeverri-De la Hoz, D., Martinez-Bravo, C., Gastelbondo-Pastrana, B., et al. (2025). Genomics of novel influenza A virus (H18N12) in bats, Caribe Colombia. Scientific Reports. doi:10.1038/s41598-025-91026-8
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