W niedawnym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Emerging Infectious Diseases Journal naukowcy zbadali pochodzenie genetyczne, wzorce rozmieszczenia i antygenowość dwóch zmarłych łabędzi migrujących z Chin zakażonych nowym wirusem ptasiej grypy (AIV) H5N1.

Badanie: Nowy wirus ptasiej grypy (H5N1) klad 2.3.4.4b reasortanty u ptaków wędrownych, Chiny. Źródło zdjęcia: KaterynaKon/Shutterstock.com

Tło

Wysoce zjadliwe wirusy AIV (HPAIV), takie jak H5N1, zostały odkryte w 1996 r. i od tego czasu gatunki HPAIV typu H5 rozwinęły się w antygenowo rozbieżne klady genetyczne, powodując uporczywe epidemie wśród ptaków.

Szybkie przenoszenie HPAIV typu H5 na duże odległości wskazuje, że ptaki wędrowne mają kluczowe znaczenie dla przenoszenia HPAIV na całym świecie.

Do tej pory wystąpiły co najmniej cztery fale przenoszenia wirusa H5: 2.2 klad wirusów H5N1 w latach 2005-2006, H5N1 2.3.2.1c klad wirusów H5N1 w latach 2009-2010, 2.3.4.4a klad H5N8 klad i 2.3.2.1c klad H5N1 wirusy w latach 2014-2015 oraz wirusy 2.3.4.4b kladu H5Ny w latach 2016-2017.

Ostatni wybuch epidemii kladu 2.3.4.4b H5N1/H5N8 HPAIV wśród dzikich i udomowionych ptaków w Afryce i Eurazji rozpoczął się w latach 2020-2021.

Infekcje H5N1, H5N6 i H5N8 były rzadko zgłaszane wśród ludzi, co podkreśla potencjał przenoszenia odzwierzęcego wysoce zjadliwego AIV H5.

H5 HPAIV były odpowiedzialne za co najmniej dziewięć ognisk wśród dzikich gatunków ptaków na kontynencie chińskim od 2021 r. Główne ogniska HPAIV H5N1 u drobiu domowego miały miejsce w Stanach Zjednoczonych (USA) i Europie w latach 2021–2022.

O badaniu

W niniejszym badaniu naukowcy zgłosili reasortację kladu H5N1 2.3.4.4b wśród migrującej populacji ptaków w Chinach.

Wymazy z jamy ustnej i próbki płuc pobrano od martwego ptaka krzykliwego w Mongolii Wewnętrznej w północnych Chinach i martwego czarnego łabędzia w Zhejiang we wschodnich Chinach odpowiednio w dniach 3 i 15 listopada 2021 r.

Następnie wirusy wyizolowano z zarodków kurcząt wolnych od specyficznych patogenów (SPF) i zweryfikowano za pomocą reakcji łańcuchowej polimerazy z odwrotną transkrypcją (RT-PCR).

Przeprowadzono sekwencjonowanie Sangera, a całe genomy zdeponowano w bazach danych Global Initiative on Sharing All Influenza Data (GISAID) i NMDC.

Zespół zrekonstruował filogenetyczne drzewa pochodzenia Bayesa z rozdzielczością czasową dla wszystkich trzech genów izolatu wirusa H5N1 w oparciu o odniesienia National Center for Biotechnology Information (NCBI) i GISAID.

Ponadto przeprowadzono analizę geograficzną w celu odwzorowania współrzędnych przestrzennych. Ponadto zespół zmapował typy żywicieli i podtypy neuraminidazy (NA) lub hemaglutyniny (HA), aby ustalić najbardziej prawdopodobnego przodka ptasiego wirusa.

Ponadto przeprowadzono testy hamowania hemaglutynacji (HI) w celu oceny Re-11 [H5N6 (A/duck/Guizhou/S4184/2017)]Re-13 [H5N6 (A/duck/Fujian/S1424/2020)]i Re-14 [H5N8 (A/whooper swan/Shanxi/4–1/2020)] immunogenność szczepionki przeciwko wirusom H5N1 i H5N8 HPAIV, które wykryto w 2020 roku.

Wyniki

W listopadzie 2021 r. wykryto trzy wirusy HPAIV H5N1, tj. wirusa Ws/NC/AK1-O/2021 i wirusa Ws/NC/AK2-O/2021 wśród próbek pobranych od martwego ptaka krzykliwego z północnych Chin oraz wirusa Bs/EC /74-Lg/2021 od wirusa zmarłego czarnego łabędzia ze wschodnich Chin.

Szczepy H5N1 wywoływały poważne zmiany histopatologiczne wśród dzikich gatunków ptaków, charakterystyczne dla HPAIV, w tym liczne cząsteczki aminokwasów zasadowych w miejscu rozpadu HA.

Wszystkie trzy geny HA H5N1 miały wspólny klad 2.3.4.4b.2. Analiza filogenetyczna wykazała, że ​​trzy nowe szczepy wirusa H5N1 były reasortantami z Ws/2021 (Ws/NC/AK1-O/2021 i Ws/NC/AK2-O/2021) i Bs/2021 (Bs/EC/74-Lg/ 2021).

Kilka działań związanych z przegrupowaniem wśród H5N8 HPAIV wytworzyło wirusy. Przodkowie większości genów w dwóch reasortantach pochodzili z dzikich Anseriformes i najprawdopodobniej zostali przeniesieni latem 2021 r., Z wyjątkiem genów, takich jak gen M podobny do Bs / 2021, który mógł wyewoluować z udomowionego drobiu.

Prawie wszystkie geny neuraminidazy wirusów H5N1 odkryte na kontynencie chińskim w latach 1996-2018 należały do ​​kladu EA-1. Pierwszy klaster obejmował cztery wirusy H5N8 HPAIV odkryte wśród dzikich gatunków ptaków w 2020 r., szczep Re-14, osiem wirusów H5N6 i jeden wirus H5N8, który powodował infekcje u ludzi.

Bs/EC/74-Lg/2021 skupił się z wirusami grypy H5N1 pochodzącymi z Korei Południowej i Japonii w drugim skupieniu, z 99,0% do 100,0% identycznymi sekwencjami.

W trzecim skupieniu wirusy pochodzące od łabędzi krzykliwych z północnych Chin wykazywały 99,0% podobieństwa antygenowego i były zgrupowane ze szczepami wirusa H5N1 pochodzenia europejskiego. Większość wirusów H5N1 odkrytych w latach 2020-2021 zgrupowano w trzecim skupieniu.

Ponadto udokumentowano dwie infekcje wirusem H5N1 (trzeci klaster) wśród mieszkańców Zjednoczonego Królestwa (UK) i USA w latach 2021-2022.

Analiza HA wykazała miana przeciwciał 256 między homologowymi surowicami odpornościowymi a antygenami szczepionkowymi H5 oraz znacznie niższe miana (2,0 do 16) dla Re-11 i Re-13 przez współczesne wirusy H5N1/H5N8.

Dla porównania, wirusy H5N8 z pierwszego klastra wykazywały skromne miana przeciwciał (64,0) dla surowicy odpornościowej Re-14. Wirusy Ws/NC/AK1-O/2021 i Bs/EC/74-Lg/2021 H5N1 z odpowiednio drugiego i trzeciego skupiska wykazywały miana odpowiednio 32 i 128.

Wniosek

Podsumowując, wyniki badań zwróciły uwagę na wykrycie trzech HPAIV H5N1 wśród dzikich gatunków ptaków jesienią 2021 r. w Chinach, które przeszły reasortację podczas przenoszenia na duże odległości przez ptasie szlaki migracyjne.

Niskie podobieństwo antygenowe między wirusami H5N1 i H5N8, pomimo pochodzenia z tego samego kladu genetycznego, podkreśla podwyższone ryzyko infekcji H5N1 wśród nieodpowiednio chronionych stad w Chinach kontynentalnych.

Odkrycia podkreśliły również potrzebę globalnie skoordynowanego monitorowania AIV wśród ptaków wędrownych, aby ułatwić wczesne wykrywanie i szybkie leczenie infekcji AIV.