为什么亚洲幸免？中国科学家发现寨卡病毒爆发之谜

南美的寨卡病毒疫情引起了很多关注. 图片来自《新闻周刊》

埃博拉病毒在非洲肆虐，中东呼吸综合征（MERS）病毒在中东和东亚广泛传播之后，近年来，南美的寨卡病毒流行引起了广泛关注. 寨卡病毒可通过伊蚊传播给人类，这可能会引起神经系统并发症，例如成年格林-巴雷综合征和胎儿小头畸形.

5月18日，《自然》杂志发表了由清华大学医学院的成功教授和德克萨斯大学医学院的史培勇教授共同研究的寨卡病毒最新研究结果. 研究发现，由于病毒基因座的突变，亚洲寨卡病毒感染埃及伊蚊的能力增强，这为解释近年来寨卡病毒的爆发提供了科学依据.

在2007年之前，寨卡病毒感染病例仍然非常罕见. 据报道，2007年在西太平洋密克罗尼西亚的雅普岛首次爆发了野生型寨卡病毒. 2013年，法属波利尼西亚和南太平洋其他岛屿爆发了寨卡病毒爆发. 2015年，寨卡病毒首次出现在美洲，并迅速传播到20多个国家和地区，感染了数百万人. 2016年，世界卫生组织（WHO）宣布寨卡病毒爆发是全球紧急公共卫生事件.

为什么寨卡病毒突然从大流行中扩散出去？成功研究小组的研究人员注意到，在自然界中，蚊子传播的病毒在“宿主蚊子”之间传播. 蚊子可以通过吸血从感染宿主的血液中吸取病毒并获得感染. 那么，寨卡病毒是否有可能具有更强的感染蚊子的能力，从而使该病毒能够感染人类？基于此，研究人员推测，寨卡病毒在媒介蚊子中的适应性和传染性可能会随着时间的流逝而发展，从而导致寨卡病毒从亚洲传播到美洲并爆发.

寨卡病毒NS1蛋白188位氨基酸突变导致蚊子感染率增加，促进了寨卡病毒的广泛传播.

为了验证这一假设，研究人员首先通过系统进化证据发现寨卡病毒在进化过程中被分为两个谱系: 一个是非洲谱系，主要在非洲丛林中传播；另一个是非洲谱系. 另一种是亚洲血统，主要流行于等地区. 对病毒序列的研究表明，在密克罗尼西亚（2007年），法属波利尼西亚（2013年至2014年）和美洲（2015年至2016年）的寨卡病毒爆发中分离出的寨卡病毒属于亚洲血统. 这些证据表明，亚洲谱系中寨卡病毒感染力的增强可能导致上述寨卡病毒爆发.

此后，研究人员着手研究亚洲谱系Seka病毒增强感染性的分子机制. 先前的研究表明，登革热病毒和日本脑炎病毒的非结构蛋白NS1可以大量分泌到感染宿主的血液中. 分泌的NS1蛋白将与病毒同时进入蚊子，并通过抑制蚊子中肠的免疫系统来帮助病毒感染蚊子. 在这项研究中，研究人员发现寨卡病毒的NS1蛋白还具有感染蚊子的辅助病毒功能. 亚洲谱系寨卡病毒非结构蛋白NS1突变位于氨基酸位置，第188位丙氨酸A突变为缬氨酸V（NS1 A188V），导致NS1蛋白分泌增强寨卡病毒 中国，使该病毒更有效地感染蚊子，并引起病毒感染蚊子的数量急剧上升. 这种突变可能是寨卡病毒广泛传播的原因.

2016年美洲Zika流行病，图片来自OnHealth

研究人员还显示，非洲谱系寨卡病毒NS1蛋白第188位的氨基酸是缬氨酸（V），具有很强的感染本地蚊子的能力，可以有效地用于本地蚊子和非人类灵长类动物. . 动物之间的循环. 但是，非洲人后裔寨卡病毒可能是由于该病毒的其他差异所致，无法在蚊子和人之间建立高效的传播周期，因此非洲寨卡病毒的流行并不是主要的爆发.

该研究为解释近年来寨卡病毒的爆发提供了科学依据，也为后续的疫苗研究提供了理论支持. 程阳研究组博士生刘阳，刘建英，杜森彦和史培勇研究组博士后研究员潮超是第一作者.

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问与答:

“知识分子”: 请介绍这项研究的主要发现.

程恭: 这项研究使用了一种“蚊-鼠-蚊”传播周期模型，该模型可以模拟自然界寨卡病毒的生命周期. 发现由于亚洲谱系的寨卡病毒中的氨基酸突变，氨基酸A向缬氨酸V（NS1 A188V）的第188 C突变导致非结构蛋白NS1蛋白的分泌能力增强，因此寨卡病毒可以更有效地感染蚊子，并且蚊子的病毒感染率急剧增加，这可能是寨卡病毒引起的. 该研究为解释近年来寨卡病毒的爆发提供了科学依据.

知识分子: 亚洲血统的寨卡病毒如何影响当前南美的寨卡病毒流行？

成公: 寨卡病毒在进化上分为非洲谱系和亚洲谱系. 根据系统发育分析，从南美寨卡病毒爆发中分离出的所有寨卡病毒株均属于亚洲谱系. 描述Zika最近爆发是由亚洲Zika病毒谱系引起的. 当前的研究认为，南美寨卡病毒的起源是的地方性寨卡病毒，先后扩散到南太平洋的各个岛屿（2013-2014年），然后又扩散到了美洲大陆（2015年至今）. 我们的研究发现，在此传播过程中，寨卡病毒NS1蛋白上第188位发生自发突变，导致其感染伊蚊的能力增强，导致携带自然病毒的伊蚊数量增加. . 寨卡病毒在美洲大陆突然传播的原因之一.

“智力分子”: 在亚洲和非洲的蚊子中也发现了寨卡病毒. 为什么这两个地方没有爆发？

程恭: 我们的研究表明，在2013年之前，亚洲的小型地方性寨卡病毒在其NS1蛋白的188位具有一个丙氨酸（A）氨基酸. 在这一阶段，亚洲谱系Zika病毒感染蚊子的能力很弱. 自然界中携带寨卡病毒的蚊子数量不多，蚊子传播该病毒的能力有限，因此并未在引起爆发.

寨卡病毒在进化上分为独立的亚洲和非洲血统. 在非洲大陆传播的寨卡病毒属于非洲血统. 尽管非洲谱系寨卡病毒NS1蛋白第188位的氨基酸是缬氨酸（V）寨卡病毒 中国，但它具有强大的感染本地蚊子的能力，并且可以有效地在本地蚊子和非人类灵长类动物之间进行丛林循环. 但是，我们推测由于该病毒的其他差异，非洲谱系中的寨卡病毒可能无法有效地在蚊子和人类之间建立循环周期. 因此，寨卡病毒尚未在非洲爆发.

知识分子: 非结构蛋白1（NS1）如何增加伊蚊对寨卡病毒的感染力？

成公: 病毒感染哺乳动物宿主后，黄病毒的非结构蛋白NS1将大量分泌到宿主的血液循环系统中，并与病毒同时在血液中循环. 当蚊子通过吸血获得病毒时，它们会同时吸入大量的NS1蛋白. 在蚊子中进入NS1蛋白后，抑制肠道对该病毒的免疫反应，降低了蚊子的免疫力，有助于在蚊子的早期感染中在蚊子细胞中建立稳定的病毒，然后被感染的蚊子体内使蚊子越来越多. 有能力再次传播病毒. 在我们之前的研究中已经阐明了被感染蚊子的辅助病毒NS1特定分子机制（Liu等人，2016，Nature Microbiology，1，16087）.

“智囊团”: 对寨卡省的流行病预防和控制研究有何帮助？

程恭: 在本文中，我们主要研究寨卡病毒流行的分子机制，不涉及以后的治疗计划. 但是，寨卡病毒非结构蛋白NS1的188位突变会导致哺乳动物宿主感染该病毒后，NS1蛋白分泌到血液循环系统中，并且NS1蛋白也将同时被吸入在蚊子吸血过程中及时进入蚊子体内，抑制蚊子的肠道免疫系统，从而帮助病毒感染其蚊媒. NS1蛋白是寨卡病毒生命周期中的重要辅助因子. 阻断其功能可以减少自然界中蚊子的毒性，从而降低寨卡病毒流行的可能性. NS1蛋白已在动物模型中评估为潜在的传播阻断疫苗.

论文作者简介

成功

清华大学医学院基础医学系研究员，昆虫传播的病毒传染病的致病机理和疫苗开发的研究方向. 长期以来，他一直致力于蚊媒病毒感染机制和抗病毒免疫的研究，从分子水平阐明了各种重要的蚊媒病毒感染传播的分子机制和宿主免疫保护机制，并开发了新的方法. 基于发现的目标的疫苗干预措施. 病毒的预防提供了生物学基础. 荣获第三届舒兰医学青年奖.

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Yang Liu等. 埃及伊蚊对寨卡病毒感染力的进化增强. 性质. 2017.土井: 10.1038 / nature22365

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