諾如病毒（Norovirus，NV）是導(dǎo)致全球急性非細菌性胃腸炎暴發(fā)的主要病原體之一，在全球范圍內(nèi)多次廣泛流行，給人類社會造成了嚴重的疾病負擔。此前，中國疾控中心病毒病所段招軍研究員團隊報道了一種以前較少發(fā)現(xiàn)的諾如病毒GII.P16-GII.2成為我國2016-2017年胃腸炎暴發(fā)疫情中的主要致病病原(Ao, et al., Emerg Infect Dis. 2017 Jul; 23:1172-1175. IF=8.222)，近期，該研究團隊進一步對此次流行GII.P16-GII.2諾如病毒的起源、傳播、進化動力學(xué)及其流行暴發(fā)可能分子機制進行了綜合研究，相關(guān)研究成果以Genetic Analysis of Re-Emerging GII.P16-GII.2 Noroviruses in 2016-2017 in China為題，在線發(fā)表于國際傳染病期刊Journal of Infectious Diseases上。
?
研究背景
諾如病毒（Norovirus，NV）是杯狀病毒科的一種單股正鏈RNA病毒，是導(dǎo)致全球急性非細菌性胃腸炎暴發(fā)的主要病原體之一，在全球范圍內(nèi)多次暴發(fā)流行。該病毒具有高度的遺傳變異性，根據(jù)病毒VP1蛋白氨基酸序列同源性不同，諾如病毒可進一步分為GI-GVII七個基因組（Genogroup）和30多個不同的基因型（Genotype）。
?
在過去二十年間，諾如病毒暴發(fā)疫情主要由GII中第4基因型（GII.4）引起。而在2014-2015年，罕見型GII.17取代了GII.4，成為中國及亞洲部分地區(qū)諾如病毒疫情暴發(fā)的主要病原體。
?
016至2017年，另一種以前較少發(fā)現(xiàn)的諾如病毒GII.P16-GII.2突然代替了先前流行GII.4和GII.17，成為了我國胃腸炎暴發(fā)疫情中的主要致病病原。同時，中國香港和臺灣、日本、德國、法國、意大利、澳大利亞和美國等地相繼報道了該型諾如病毒引起的暴發(fā)疫情，提示該病毒已經(jīng)在世界范圍內(nèi)快速傳播流行。但是該病毒的起源、傳播、進化動力學(xué)及引起暴發(fā)流行分子機制目前還不清楚。
?
結(jié)果速覽
1. 進化分析發(fā)現(xiàn)此次暴發(fā)GII.P16-GII.2諾如病毒最有可能起源于2011-2012年流行的GII.P16-GII.2病毒（圖1）。相比于先前GII.2諾如病毒，此次流行GII.2病毒進化速率加快（圖2）。另外，進化分析顯示廣東可能為該型諾如病毒暴發(fā)流行中心，與先前GII.17流行中心（香港）相近，都位于珠江三角洲區(qū)域。
?
圖1. 2016-2017 GII.P16-GII.2諾如病毒VP1基因序列進化樹分析
圖2. GII.2諾如病毒VP1基因序列進化速率分析
?
2. 序列分析和唾液結(jié)合實驗顯示此次流行GII.P16-GII.2諾如病毒的抗原性和組織血型抗原（HBGA）受體結(jié)合特性類似于先前流行GII.2病毒（圖3A和3C）。但是，序列分析發(fā)現(xiàn)其非結(jié)構(gòu)蛋白中少量氨基酸發(fā)生了突變，特別是聚合酶功能區(qū)的氨基酸突變（圖4），該突變可能導(dǎo)致了聚合酶功能的變化，進而加快了病毒進化速率。
?
圖3. GII.2諾如病毒唾液組織血型抗原結(jié)合實驗
?
圖4. GII.P16-GII.2 諾如病毒非結(jié)構(gòu)蛋白突變序列分析
?
3. 在暴發(fā)的中期，發(fā)現(xiàn)了一個GII.P16-GII.2變異株，其HBGA結(jié)合譜增加（圖3B）。進一步序列分析顯示此變異株VP1蛋白相比于早期株發(fā)生了一個氨基酸突變Val256Ile，同時晶體結(jié)構(gòu)顯示該變異株中在HBGA受體結(jié)合區(qū)中起重要作用的Asp382發(fā)生了方向改變，更傾向于受體結(jié)合區(qū)域（圖5）。Asp382方向改變和Val256Ile突變很可能是導(dǎo)致該變異株HBGA受體結(jié)合譜增加的原因。
圖5. GII.P16-GII.2諾如病毒BJSMQ P dimer 晶體結(jié)構(gòu)分析
?
結(jié)語
本研究結(jié)果提示了病毒非結(jié)構(gòu)蛋白氨基酸位點的突變很可能是導(dǎo)致2016-2017年GII.P16-GII.2諾如病毒突然暴發(fā)流行的主要原因；且提示了在全球范圍內(nèi)長期開展罕見型諾如病毒監(jiān)測的重要性，特別是中國珠江三角州區(qū)域。
?
博士生敖元云和叢鑫為論文共同第一作者，段招軍研究員為論文通訊作者。中國科學(xué)院武漢病毒所崔杰研究員，中國科學(xué)院微生物所齊建勛研究員和美國辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)療中心譚明教授為論文貢獻作者。
?
ABSTRACT ?
BACKGROUND:
During 2016-2017, the previously rare GII.P16-GII.2 norovirus suddenly emerged as the predominant genotype causing gastroenteritis outbreaksin China and other countries. Its origin, phylodynamics, and mechanism behind the predominance remain unclear.
?
METHODS:
Bayesian phylogenetic analyses were performed on 180 fullcapsid and 150 polymerase sequences of 2016-2017 GII.P16-GII.2 noroviruses inChina, and those for all publicly available GII.P16 and GII.2 sequences.Saliva-based histo-blood group antigen (HBGA) binding assays and crystalstructural analysis were conducted by the P proteins of 2016-2017 GII.P16-GII.2 noroviruses.
?
RESULTS:
The re-emerging GII.P16-GII.2 norovirus showed a rapid genetic diversification, after its emergence in 2012-2013. The antigenicity and HBGA binding profile of the early 2016-2017 and pre-2016 GII.2 noroviruses were similar. A further variant with a single Val256Ile mutation and the conventionally orientated Asp382 in VP1 protein showed an expanded HBGA-binding spectrum. Mutations on the surface of polymerase that could alter its function were seen, which may help to accelerate the VP1 gene evolution to 5.5 × 10-3 substitutions/site/year. This virus can be traced back to Pearl River Delta, China.
?
CONCLUSIONS:
Our findings provide newinsights into GII.2 norovirus epidemics and highlight the necessity of enhanced global surveillance for potential epidemics of rare genotype noroviruses.
?
參考文獻：
1. Ao Y, Cong X, Jin M, ?Sun X, Wei X, Wang J,Zhang Q, Song J, Yu J, Cui J, Qi J, Tan M, Duan Z. Genetic Analysis of Re-Emerging GII.P16-GII.2 Noroviruses in 2016-2017 in China. J Infect Dis.2018 Mar 29.?
doi: 10.1093/infdis/jiy182.
2.Ao Y, Wang J, Ling H, He Y, Dong X, Wang X, PengJ, Zhang H, Jin M, Duan Z. Norovirus GII.P16/GII.2-Associated Gastroenteritis, China, 2016. Emerg Infect Dis. 2017 Jul; 23(7):1172-1175.
doi: 10.3201/eid2307.170034.
3.【EID】中國疾控中心病毒病所段招軍研究團隊首次報道我國罕見重組諾如病毒。
https://www.sohu.com/a/139682189_749000
?
內(nèi)容來源：病毒學(xué)界
Customer service consultation：+ 86-10-8193-7740
after-sale service：010-81937732
working hours：9:00-18:00
FOCUS ON US
