【文献阅读】2013-2021年江苏省住院肺炎和流感样疾病患者腺病毒基因型及系统发育分析

人类腺病毒(Human Adenovirus, HAdV)是引起多种呼吸系统疾病的常见病原体。HAdV感染广泛,主要影响儿童和免疫力较弱的人群。特别是5岁以下的儿童,免疫系统尚未完全发育成熟,对病毒的抵抗力较弱,容易感染HAdV。HAdV在儿童中常引起呼吸道感染、胃肠炎和结膜炎。目前国内尚无针对腺病毒感染的特异性抗病毒药物,也无腺病毒疫苗,部分轻症的腺病毒感染大多呈自限性。同时在对HAdV感染患者的研究中,经常发现新的重组株,重组是HAdV进化和新致病株出现的主要驱动因素,重组株广泛传播并引起多次局部爆发。病毒通过重组引起的遗传多样性被认为是新发疫情的主要来源,新发病原体对全球公共健康构成重大威胁。


针对腺病毒重组型的研究和分析,2024年5月22日,江苏省疾病预防控制中心急性传染病防治所在《 Infection and Drug Resistance 》(影响因子4.177)杂志发表题为《Genotypes and Phylogenetic Analysis of Human Adenovirus in Hospitalized Pneumonia and Influenza-Like Illness Patients in Jiangsu Province, China(2013-2021)》的文章。这项主要围绕江苏省66名HAdV感染患者(37名ILI患者和29名肺炎住院患者),希望能够帮助深入对人腺病毒流行病学和进化的理解。


实验设计与流程


这项研究是从江苏省(南京、苏州、泰州和徐州)不同的哨点医院采集咽拭子样本进行呼吸道多病原体监测。在282例腺病毒阳性患者样本中,只有66例患者样本(37例ILI患者和29例肺炎住院患者)成功分离出HAdV。因此,从这66名患者中选择样本进行后续测序分析。


研究人员采用人表皮样喉癌细胞系(Hep-2,项目编号FH0119)接种HAdV咽拭子样品进行HAdV分离和培养,核酸提取后对成功验证的扩增产物进行第一代测序,以获得HAdV的初步分型数据;同时采用北京微未来科技有限公司的ULSEN®超灵敏度腺病毒全基因组捕获试剂盒,对提取的总病毒DNA进行全基因组特异性扩增进行二代测序,并针对测序数据进行分析。


实验结果与讨论


研究中的66个测序样本均来自江苏省(苏州31例,徐州18例,南京14例,泰州3例)。大多数住院的HAdV感染的肺炎患者来自苏州(31.0%)和徐州(62.1%),而大多数感染HAdV的ILI患者来自南京(37.8%)和苏州(59.5%)。从2013年到2021年,HAdV感染人数不断变化。其中,2015年感染HAdV的ILI患者较多,而2020年感染HAd V的住院肺炎患者较多。在HAdV阳性的ILI患者中,大多数(n=28)感染了HAdVB菌株。在HAdV阳性的住院肺炎患者中,大多数(n=20)感染了HAdVC菌株。HAdVB3和HAdVB7基因型的菌株主要在2015年和2017年感染,HAdVC1和HAdVC2基因型的毒株主要在2020年感染。此外,直方图分析结果显示,HAdV毒株主要感染5岁以下儿童。




在本研究中,37株新获得的HAdV菌株被归类为HAdVB,其中22株为HAdVB3菌株,15株为HAdVB7菌株。新发现的HAdVB3菌株与NC_011203和JX423386密切相关,而HAdVB7菌株与AC_000018密切相关。有28株新获得的HAdV菌株被归类为HAdVC,包括12株HAdVC1菌株、11株HAdVC 2菌株和5株HAdVCS5菌株。仅有一个新获得的HAdV菌株是HAdVE(HAdVE4亚型)。系统发育分析显示,新获得的HAdVE菌株的全基因组位于E4,bootstrap值为100%。

图为HAdVB和HAdVC全基因组系统发育分析



重组菌株JSSZ1306_S13与参考菌株AC_000018和JX423386的核苷酸同源性分别为88.48%和87.86%。与参考菌株AC_000018和JX423386的氨基酸同源性分别为87.70%和86.64%。新发现的重组菌株JSXZ2001_S50、JSXZ2005_S54、JSXZ1015_S60和JSNJ1519_S70与参考菌株SH2016的核苷酸和氨基酸同源性均大于88%。

研究意义与展望

腺病毒重组引起的病毒基因多样性被认为是新发疫情的主要来源。新发病原体对全球公共健康构成重大威胁。腺病毒是递送外源基因或疫苗抗原的常用载体,已被广泛用于基因治疗和疫苗开发。此外,HAdV是导致各种呼吸道、眼部和胃肠道疾病的常见病原体。因此,探索HAdV基因组的进化关系和重组事件有助于疾病的治疗,也对构建用于下游临床应用的腺病毒载体至关重要。

HAdVB、HAdVC和HAdVE通常与呼吸道感染有关。在中国大陆,HAdV占急性呼吸道感染患者的5.8%-13%。此外,5岁以下的儿童最容易感染HAdV。HAdV感染的类型因年龄、环境和季节而异。在此,使用WGS技术对江苏省66名HAdV患者(37名ILI患者和29名住院肺炎患者)进行了测序。对感染HAdV的住院肺炎和ILI患者的流行病学分析表明,不同基因型的HAdV有不同的感染偏好。此外,鉴定出36株新型重组菌株。这些重组菌株的发现有助于理解HAdV的流行病学并研究相关疫苗。此外,核苷酸和氨基酸同一性百分比揭示了HAdVB3、HAdVB7、HAdVC1、HAdVC2和HAdVC5基因型中分离株的高度遗传保守性。

WGS分析揭示了江苏省HAdV菌株的进化关系和重组事件,有助于加深对HAdV流行病学和进化的理解。此外,它为江苏省公共卫生策略的制定提供了基础。


参考文献:

Wang S, Zou X, Fu J, Deng F, Yu H, Fan H, Dai Q, Shang Q, Xu K, Bao C. Genotypes and Phylogenetic Analysis of Human Adenovirus in Hospitalized Pneumonia and Influenza-Like Illness Patients in Jiangsu Province, China (2013-2021). Infect Drug Resist. 2024;17:2199-2211https://doi.org/10.2147/IDR.S456961

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