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本文对我国保存的H3N2亚型流感毒株进行系统的序列测定和分析。以阐明我国H3N2亚型流感HA1基因变异特征,比较中国流行毒株与WHO每年推荐疫苗株的相关性。
首先,整理国家流感中心历年来保留的毒种和相应的毒株背景信息记录,建立毒株数据库。为了全面代表中国流行毒株特征,按以下原则选取毒株,每年按照毒株分离的省区不同,选取不同分离月份的毒株进行测序。有些年代毒株数量少于10个,全部测序。毒株依据原传代史用鸡胚或细胞复苏。提取核酸后用RT-PCR方法扩增HA1基因片段。对PCR产物进行序列测定。采用clastalX进行序列的多重比对,使用Bioedit进行序列的差异分析,使用MEGAversion 3.1 软件绘制基因种系发生树,并进行核苷酸和氨基酸的变异速率和距离分析。将我国每年的H3N2序列代表株与WHO推荐的疫苗株进行序列比较分析。
共整理1956~2005年的国家流感中心保存的流感病毒11232株,其中H3N2亚型病毒5537株,按选取原则,选取H3N2病毒进行HA1基因扩增,成功测序732株。
分析结果如下:
1.从中国历年病毒与1968年病毒的距离可以看出,H3N2亚型流感病毒在中国各地区的进化是按时间先后进行的。H3N2流行的高峰期全国各地区的序列一致性较强。在H3N2流行的间期病毒序列间差异较大。
2.H3N2亚型流感病毒HAl区核苷酸和氨基酸的进化树均呈典型的阶梯形,以单一主干向上发展,树的侧枝很短,主干很长,显示出新旧毒株的更替很快。HA1的核苷酸进化树与氨基酸进化树相比有更多的分支,氨基酸树比核苷酸树分支分组更为明显。
3.中国1989~1990年、1992~1993年和1998~1999年的流行期北方分离的病毒比南方分离病毒更远,推测这三次H3N2流行是从中国南方传到北方。而1995~1996年和2000~2004年没有明显的南北方距离差异。
4.中国1968~1990年间测序毒株HA1序列结合NCBI下载的HA1序列,通过与1968年病毒距离得出变异速率,结果表明1968~1978年病毒HA的变异速率高于1979~1990年。通过与1980年病毒的距离,算出中国1980~2005年间H3N2亚型流感病毒的HAl区的核苷酸变异速率为4.7×10<-3>substitutions/year,推导的氨基酸的变异速率为6.1×10<-3> replacements/year。
5.高变的位点和稳定变化的位点多是已知的抗原位点及其附近的位点。受体结合位点在1992年后变异的速率比1992年前更快,尤其是220环区及附近。HA1区1968年有6个潜在糖基化位点,其中5个维持不变,到1999年逐渐增加到11个后到2005年没有改变,其改变与流行相关。H3N2亚型流感病毒HA1的氨基酸位点每年变异的幅度不同,有的年位点多,有的年少。
6.通过HA1序列资料分析发现导致H3N2流行的三种方式,第一种是同时出现多位点变化,第二种是位点变化逐渐发生累积到多个位点变化,第三种是单个抗原位点和受体结合位点同时改变。
7.从HA1序列上看中国流行H3N2亚型毒株与WHO推荐的多株疫苗不匹配,疫苗株处于滞后状态。
本研究分析整理并测定了1968-2005年间H3N2流感病毒732株,通过序列分析发现HA1序列是按时间进化的,H3N2病毒在流行的前10年变异的速度较快。通过对变异位点的分析,发现抗原位点的不断变化,受体结合位点的变异和潜在糖基化位点的改变共同促进HA的进化,引起H3N2亚型流感的新流行。同时出现多位点变化,逐渐发生累积到多个位点变化,单个抗原位点和受体结合位点同时改变三种变异方式均可引起H3N2新的流行。将WHO推荐的疫苗株与中国每年流行毒株的HA1序列进行比较,有多株疫苗株比中国的流行株要滞后。本文首次对我国的H3N2的历史毒株进行系统研究,为H3N2的HA1基因的未来变异研究提供一定的依据。