禽流感病毒(Avian influenza virus,AⅠV)主要在家禽與野鳥間發(fā)生流行和傳播,偶有跨物種傳播感染人。其中AⅠV H7N9 病毒的持續(xù)暴發(fā)引起了人們對(duì)于新型流感大流行的高度關(guān)注。早期研究發(fā)現(xiàn)H7N9 病毒是由野鳥H7、N9 亞型流感病毒與家禽H9N2 亞型流感病毒重配而來,經(jīng)歷了不斷地進(jìn)化和重配導(dǎo)致了諸多基因型的產(chǎn)生,并且在H7N9 病毒進(jìn)化過程中某些基因型中基因突變的積累增強(qiáng)了病毒對(duì)哺乳動(dòng)物宿主的適應(yīng)性。為了消除H7N9 病毒的威脅,中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部于2017 年9 月啟動(dòng)了對(duì)家禽的強(qiáng)制疫苗接種,這一舉措有效地控制了H7N9 疫情的持續(xù)蔓延。然而,H7N9 病毒還未從中國(guó)家禽群中被清除,依然能夠在家禽體內(nèi)持續(xù)監(jiān)測(cè)到,這提示H7N9 病毒的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)仍不容忽視。
近期發(fā)表于《Frontiers in Microbiology》的研究論文報(bào)道了2013 年~2018 年中國(guó)報(bào)道的禽流感病毒(H7N9)的時(shí)空傳播與進(jìn)化。作者基于貝葉斯進(jìn)化分析方法對(duì)已報(bào)道的2052 條H7N9 病毒的基因組序列進(jìn)行時(shí)空演化分析,揭示了H7N9 病毒可能的起源。對(duì)現(xiàn)存H7N9 病毒重新劃分基因型并描述了這些基因型表現(xiàn)出的不同時(shí)空分布特征。另外,建立了基于隨機(jī)森林算法的適合H7N9 病毒發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型。這些發(fā)現(xiàn)為全面認(rèn)識(shí)H7N9 病毒的傳播進(jìn)化提供了新的見解,為消除人-禽感染H7N9 病毒的潛在風(fēng)險(xiǎn)奠定了理論基礎(chǔ),也為開展基于風(fēng)險(xiǎn)的病毒監(jiān)測(cè)和預(yù)防提供了工具。
研究基于H7N9 病毒編碼表面蛋白基因(HA 和NA)與內(nèi)部基因PB2 核苷酸序列的貝葉斯時(shí)空演化分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)H7N9 病毒重配事件可能于2012 年8 月發(fā)生在安徽省與浙江省邊界,這比首例人感染H7N9 病毒病例報(bào)道時(shí)間早了6 個(gè)多月,這也補(bǔ)充了早期研究對(duì)H7N9 病毒的溯源進(jìn)展。隨后病毒向我國(guó)西部、北部和南部地區(qū)擴(kuò)散,在2013 年2 月底報(bào)告首例人感染病例之前,H7N9 病毒可能已經(jīng)在安徽、江蘇、上海和江蘇等地存在并隱匿傳播了較長(zhǎng)時(shí)間,為引起H7N9 病毒的大范圍暴發(fā)埋下了伏筆。為了進(jìn)一步研究H7N9 病毒的時(shí)空進(jìn)化,作者構(gòu)建基于HA、NA 和PB2 基因的MCC 進(jìn)化樹,并根據(jù)遺傳進(jìn)化特征分別將HA、NA 和PB2 基因劃分為4、3 和6 個(gè)基因亞群,統(tǒng)計(jì)各病毒基因亞群形成了24 個(gè)基因型。根據(jù)各病毒基因型的發(fā)生和持續(xù)時(shí)間,將所有基因型大致分為了3 個(gè)類群:持續(xù)進(jìn)化類群(第一波次出現(xiàn)進(jìn)化至第5 波次)、后期新進(jìn)化類群(晚于第一波次出現(xiàn)進(jìn)化至第5 波次)和早期進(jìn)化終止類群(第一波次出現(xiàn)進(jìn)化消失于第5 波次前)。另外分析各基因型的空間特征發(fā)現(xiàn)這些基因型形成了以長(zhǎng)江三角洲和珠江三角洲為主體的兩個(gè)明顯的空間分布集群。研究采集了10 個(gè)H7N9 病毒遠(yuǎn)距離傳播事件進(jìn)行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致這些遠(yuǎn)距離傳播事件發(fā)生的病毒來源均為環(huán)境源或家禽源,并且這10 條路徑的起始地幾乎都位于活禽市場(chǎng)密度較高的地區(qū),揭示H7N9 病毒遠(yuǎn)距離傳播可能是通過家禽運(yùn)輸系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。研究最后建立了基于隨機(jī)森林算法的H7N9 病毒發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型,將月平均溫度、人口密度、禽養(yǎng)殖密度、活禽市場(chǎng)數(shù)量和水密度指數(shù)等5個(gè)因素納入到模型之中對(duì)中國(guó)全年發(fā)生H7N9病毒風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè),結(jié)果表明中國(guó)東部和東南部部分地區(qū)風(fēng)險(xiǎn)較高且隨月份發(fā)生變化,但值得注意的是長(zhǎng)江三角洲和珠江三角洲地區(qū)全年均呈現(xiàn)高風(fēng)險(xiǎn)性。另外,與其他因素相比,人口密度可能是H7N9 病毒發(fā)生高風(fēng)險(xiǎn)的重要因素。該模型的建立為預(yù)測(cè)其他人畜共患病的風(fēng)險(xiǎn)提供了思路與支持。