研究发现，单一基因突变可能导致 H5N1 在人与人之间传播

一项新的实验室研究指出了 H5N1 禽流感进化并在人与人之间传播的方式。

今年，美国有数十人从动物身上感染了禽流感，但没有证据表明这种病毒性疾病已从一个人传播到另一个人。然而，一项新的研究发现，病毒的单一突变可能导致人际传播。

这种基因变化将使病毒与人类呼吸道细胞更好地“匹配”。它将使病毒表面的蛋白质能够与人体细胞上的受体紧密结合。这将使病毒更容易感染这些细胞，并更有可能引发大流行。

“为了获得足够的感染，病毒需要非常有效地附着在气道细胞上，”加利福尼亚州拉霍亚斯克里普斯研究所的生物化学家吉姆·保尔森（Jim Paulson）和他的同事说。该研究的资深作者。 “事实上，人们相信，在病毒获得人类受体特异性之前，[人与人之间]的传播不会发生。”

目前，流行的禽流感病毒（称为 H5N1）与鸟类受体更匹配。这项新研究于周四（12 月 5 日）发表在《科学》杂志上，主要探讨了病毒如何改变对人类的偏好。

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大流行可能性

截至 12 月 4 日，美国疾病控制与预防中心已在美国境内确认 58 例 H5N1 感染。该病毒还在该国的野生鸟类、家禽和牛中传播。大多数已确诊的人类感染（约 60%）与接触受感染的牛有关，而 36% 与鸟类有关。剩下的两种感染来源不明，但也被怀疑起源于动物。

到目前为止，美国的人类感染病例很轻微，最多只会引发眼睛发红或咳嗽。然而，一名加拿大青少年感染后出现了更严重的症状，历史上，H5N1 感染已导致数百例死亡。因此，人们担心在美国传播的病毒株可能会变得更加致命、更具传播性，或者两者兼而有之。

但如果 H5N1 病毒与人类不匹配，它现在是如何感染人类的呢？保尔森告诉《生活科学》杂志：“当病毒来自受感染的动物，如鸟类或牛时，病毒浓度非常高。”因此，即使病毒不是完美匹配，进入人体内的病毒颗粒数量之多仍然会导致感染，他说。

然而，要想跳到另一个人身上，病毒就需要有更好的匹配。这是因为，当呼吸道病毒在人与人之间传播时，它通常通过感染者口腔中排出的微小飞沫传播。这些飞沫携带的病毒浓度相对较低。

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为了探究 H5N1 如何成为良好匹配，研究人员研究了感染第一个从牛身上感染禽流感的人的病毒的遗传密码。他们将注意力集中在血凝素（HA）的编码上，这是病毒感染细胞所需的一种蛋白质。

“我们正在研究的是一种来自病毒的蛋白质，但它是分离的，”共同高级作者、斯克里普斯的结构生物学家伊恩·威尔逊 (Ian Wilson) 说。他澄清说，该团队并未在实验室中研究整个病毒。

当研究人员观察分离的 HA 蛋白与鸟类受体的插入情况与人类受体相比的情况时，他们发现现有版本具有“很强的鸟类特异性”。然后，他们引入了突变，引发了直接与受体相互作用的 HA 部分的变化。

他们发现，一种称为 Gln226Leu 取代的单一突变可以“完全改变”病毒的偏好，使其更适合人类而不是鸟类。这种突变病毒与人类细胞的结合仍然不如与鸟类细胞的结合那么好，但在不同的测试中，其偏好的转变“仍然清晰且明显”。不过，添加第二个突变——Asn224Lys——确实加强了病毒的控制。

Gln226Leu突变在之前的H5N1研究中已被标记，这也暗示它可以增强病毒感染人类的能力。然而，研究人员在报告中指出，之前的大多数研究发现，HA 需要多次突变才能完全改变其偏好。在这种情况下，似乎只需一个突变就足够了。

作者指出，向人类受体的转变是动物病毒可能引发人类大流行的一个主要因素。因此，研究表明，科学家在继续追踪 H5N1 的传播时应该留意 Gln226Leu 突变。

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目前，“我们在本文中报告的特定突变尚未在数据库中报告，”威尔逊说。保尔森说，至少根据科学家在社交媒体上的非正式讨论，最近加拿大的病例可能存在一些显着的 HA 蛋白突变。不过，就目前而言，“谈论这个特殊案例还为时过早，”他补充道。

最终，更多的人类 H5N1 感染将使 Gln226Leu 突变更有可能出现。威尔逊告诉《生活科学》杂志：“感染的人越多，选择这种突变的可能性就越大。” “当感染者很少时，发生突变的可能性就较小。”

该研究没有考虑所有可能导致 H5N1 流感大流行的因素。第二种病毒蛋白，称为神经氨酸酶，也发挥着重要作用，病毒融合并进入细胞所需的 pH 值也发挥着重要作用。随着北半球流感季节的加剧，H5N1 病毒有可能感染已经感染季节性流感的人。从那里开始，这两种病毒可以交换基因，从而为 H5N1 打开大门获取可能有助于其适应人类的基因。

“来自以前人类病毒的基因——它们已经适应了人类，”保尔森说。 “因此，血凝素的突变成为病毒成功的关键因素。”