Cell|中国多所研究人员联合揭示牛传播H5N1禽流感病毒的跨种间传播机制

文摘 2025-01-30 12:00 安徽

近日，由首都医科大学附属北京地坛医院、中国科学院微生物研究所、首都医科大学附属北京同仁医院、北京生命科技研究院等多家单位联合的研究团队在国际顶尖期刊《Cell》在线发表题为“Receptor binding, structure, and tissue tropism of cattle-infecting H5N1 avian influenza virus hemagglutinin”的研究论文。该研究对牛传播H5N1禽流感病毒血凝素（HA）蛋白的受体结合特性、组织嗜性及其结构变化开展了深入研究，阐明了HA蛋白受体偏好性的分子基础，并提示了病毒的潜在流行风险和对这一新发病原体持续监测的迫切需求。附属北京地坛医院/北京市感染性疾病研究中心研究员宋豪、北京生命科技研究院博士后浩天骄、中国科学院微生物研究所博士后韩普、河北大学硕士生王海辰以及附属北京同仁医院/北京市眼科研究所张旭医生为共同第一作者；中国科学院微生物研究所高福院士、北京同仁医院/北京市眼科研究所和河南省医科院王宁利教授、北京地坛医院病理科副主任孙磊及宋豪研究员为共同通讯作者。

自2024年以来，H5N1高致病性禽流感病毒（进化枝2.3.4.4b）在美国的牛群中持续传播并引起人类感染，受到全球广泛关注。受感染的奶牛常出现食欲降低、粪便性状改变、呼吸急促及奶产量下降等症状，牛乳中也持续检出具有传染性的病毒及病毒RNA。2024年4月，得克萨斯州一名奶牛场工人因接触感染 H5N1 病毒的奶牛而确诊，这也是首例报告的牛传人病例，患者主要症状为结膜炎。截至 2025年1月17日，美国已确认67例高致病性H5N1病毒感染病例，其中多数与奶牛接触有关。病毒为何在牛奶中大量存在？为何会导致人结膜炎?病毒是否已具备人际传播的能力？这些问题亟待解答。

针对首株感染人的牛源H5N1毒株（A/Texas/37/2024），研究团队首先利用表面等离子共振（SPR）实验对病毒编码的HA蛋白进行检测，结果发现牛H5N1 病毒 HA 偏好结合禽α2-3型唾液酸受体，但同时也具有微弱的人α2-6型唾液酸受体的结合能力。随后通过免疫组织化学染色发现，该 H5N1 HA 蛋白可强结合牛肺部及乳腺组织，与临床症状相符；相比之下，常见的人季节性流感病毒（H1N1和H3N2）HA 蛋白并不能有效结合牛的相应组织。此外，牛源 H5N1 HA 蛋白还可显著结合人类的结膜、气管、肺及乳腺组织，而H1N1和H3N2病毒的HA蛋白仅能显著结合人气管组织。这一发现为牛源H5N1病毒导致人结膜炎的分子机制提供了有力解释，也揭示了其与季节性流感病毒存在截然不同的组织嗜性。

图. 牛传播H5N1禽流感病毒的跨种间传播机制

研究团队进一步利用高分辨率冷冻电镜（cryo-EM）技术解析了该病毒HA蛋白与禽α2-3和人α2-6唾液酸受体的复合物结构，发现其受体结合区（RBS）比以往H5N1毒株更宽，可更有效地结合两种受体，具有双受体结合特性。这些研究结果从分子层面上阐明了牛源H5N1病毒在跨宿主传播中的分子机制，也提示了对这一新发病原体进行持续监测和深入研究的重要性。

该研究受国家自然科学基金项目（92478001, 82122040）项目资助。

宋豪，博士，研究员。首都医科大学附属北京地坛医院/北京市感染性疾病研究中心PI，病原致病与免疫干预研究团队课题组长，国家自然科学基金优秀青年科学基金获得者，中国科协“青年人才托举工程”入选者。担任中国微生物学会病毒学专业委员会青年委员会委员，hLife杂志青年编委。长期致力于重要病原的感染致病机制及防治新靶点发现研究。发表SCI论文60余篇，其中以第一或通讯作者在《Cell》《Science》等杂志发表25篇研究论文。主持5项国家自然科学基金项目、3项国家科技重大专项/国家重点研发计划子课题/任务。授权5项发明专利，参编著作4部，主译《时不我待》科普书籍。

孙磊，博士，主任医师，副教授，硕士生导师。首都医科大学附属北京地坛医院病理科副主任（主持工作），病理教研室主任。专业方向肝脏疾病病理诊断、感染性疾病病理诊断。任北京医学会病理学分会十一届委员会委员等。入选北京市高层次公共卫生技术人才、北京市医管中心青苗人才等。先后主持国家卫生健康委员会技术推广项目、首都卫生发展科研专项、北京市高层次公共卫生人才项目等多项研究课题。发表SCI及中文核心期刊论文60余篇，其中第一作者/通讯作者论文27篇。

王宁利，博士，主任医师，教授，博士生导师。首都医科大学眼科学院院长，北京同仁医院眼科中心主任，北京学者，国家眼科诊断与治疗工程技术研究中心主任、中国医学科学院学部委员、国际眼科科学院院士，世界青光眼学会主席。以第一/通讯作者在《Lancet》《Science》等杂志发表论文350余篇，连续十年入选爱思唯尔“中国高被引学者”榜单。授权发明专利32件，实用新型专利19件，转化10项。出版专著40余部，主编全国统编教材8版次，主持制定指南7部，共识21项，团体标准1项。以第一完成人获国家科技进步二等奖2项、省部级一等奖5项，获何梁何利科技奖、光华工程科技奖等。

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