新型病毒性流行病对公共卫生和社会构成重大挑战。理解病毒如何进化并从过去的疫情中吸取教训,对于制定有针对性的应对措施至关重要。1918-1920年所谓的"西班牙流感"是历史上最具破坏性的流行病之一,在全球夺走了约2000万至1亿人的生命。然而,直到现在,人们对该流感病毒在大流行期间如何突变和适应的过程仍知之甚少。
成功测序逾百年历史的流感病毒
由巴塞尔大学(前苏黎世大学)古遗传学家兼考古科学教授Verena Schünemann领导的国际研究团队,现已重建了导致1918-1920年大流行的流感病毒的首个瑞士基因组。研究中,研究人员使用了苏黎世大学进化医学研究所医学收藏中一份经福尔马林固定的湿润标本样本,该样本携带的病毒已有一百多年历史。该病毒源自苏黎世一名18岁患者,该患者于1918年7月在瑞士第一波大流行期间死亡并接受了尸检。
瑞士病毒基因组中的三个关键适应性突变
"这是我们首次获得瑞士1918-1920年大流行的流感病毒基因组,它为理解大流行初期病毒在欧洲的适应动态提供了新视角,"通讯作者Verena Schünemann表示。通过将瑞士基因组与先前公布的少数德国和北美流感病毒基因组进行比对,研究人员证实瑞士毒株已携带三个对人类的关键适应性突变,这些突变将持续存在于病毒种群直至大流行结束。
其中两个突变增强了病毒对人类免疫系统中抗病毒成分的抵抗力——这是阻止禽类流感病毒从动物传播给人类的重要屏障。第三个突变涉及病毒膜中的一种蛋白质,该突变提升了其与人类细胞受体的结合能力,使病毒更具韧性和传染性。
新型基因组测序技术
与由稳定DNA构成、引发普通感冒的腺病毒不同,流感病毒以RNA形式携带遗传信息,而RNA降解速度更快。"古RNA仅在特定条件下才能长期保存。因此我们开发了新方法,提升从此类样本中回收古RNA片段的能力,"该研究第一作者、苏黎世大学的Christian Urban解释道。这项新技术现可用于重建更多古RNA病毒基因组,并使研究人员能够验证所获RNA片段的真实性。
无价的医学档案库
研究过程中,团队与苏黎世大学医学收藏馆及夏里特大学医院柏林医学史博物馆紧密合作。"医学收藏馆是重建古RNA病毒基因组不可或缺的档案库,但这些标本的潜力仍未得到充分利用,"论文合著者、苏黎世大学进化医学研究所所长Frank Rühli强调。
研究人员相信其研究成果对应对未来大流行尤为重要。"更深入理解病毒在长期大流行中适应人类的动态过程,有助于我们建立未来疫情的预测模型,"Verena Schünemann指出。苏黎世大学合著者Kaspar Staub补充道:"通过结合历史流行病学与基因传播模式的跨学科方法,我们能为相关计算建立循证基础。"这需要进一步重建病毒基因组及包含更长间隔期的深度分析。
Story Source:
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Journal Reference:
Christian Urban, Bram Vrancken, Livia V. Patrono, Ariane Düx, Mathilde Le Vu, Katarina L. Matthes, Nina Maria Burkhard-Koren, Navena Widulin, Thomas Schnalke, Sabina Carraro, Frank Rühli, Philippe Lemey, Kaspar Staub, Sébastien Calvignac-Spencer, Verena J. Schuenemann.An ancient influenza genome from Switzerland allows deeper insights into host adaptation during the 1918 flu pandemic in Europe.BMC Biology, 2025; 23 (1) DOI:10.1186/s12915-025-02282-z
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