高致病性禽流感（HPAI）H5病毒近年在全球野鳥、家禽及多種哺乳動(dòng)物中持續(xù)暴發(fā)，2.3.4.4b等分支甚至已多次跨物種感染奶牛和人類，被認(rèn)為最有可能引發(fā)下一場(chǎng)流感大流行的候選病毒之一。厘清H5在長期進(jìn)化過程中的抗原演化軌跡，并找到真正驅(qū)動(dòng)其“變臉”的關(guān)鍵突變位點(diǎn)，是評(píng)估疫苗保護(hù)力、優(yōu)化疫苗株選擇的重要科學(xué)問題。

近日，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院/北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究所與蘇州系統(tǒng)醫(yī)學(xué)研究所在Nature Communications在線發(fā)表題為“Dominant substitutions underlying the antigenic evolution of H5 influenza virus”的研究論文。該工作系統(tǒng)構(gòu)建了覆蓋H5進(jìn)化歷程的綜合抗原圖譜，揭示了H5病毒存在三大主要抗原簇，并首次歸納出主導(dǎo)簇間轉(zhuǎn)換的六個(gè)關(guān)鍵氨基酸替換模式，為H5候選疫苗株評(píng)估與廣譜疫苗設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。

研究團(tuán)隊(duì)圍繞H5N1、H5N6和H5N8三個(gè)主要H5亞型，篩選出135株具有代表性的毒株，構(gòu)建H5假病毒庫，并利用28株候選疫苗株免疫豚鼠制備血清，通過假病毒中和實(shí)驗(yàn)繪制出H5的“抗原地圖”。結(jié)果顯示，盡管H5在系統(tǒng)發(fā)育上分為多個(gè)遺傳支系，但在抗原性上可以清晰歸為三個(gè)互不交叉中和的抗原簇：一是以0–9、2.1*、2.2*、2.3.2*、2.3.4為代表的“祖先簇”；二是自2010年以來在全球廣泛流行的2.3.4.4簇（包括2.3.4.4b等）；三是主要分布在中國地區(qū)的2.3.4.4h簇。

有趣的是，遺傳分析顯示三簇之間的基因距離呈“祖先→2.3.4.4*→2.3.4.4h”逐步拉大的線性進(jìn)化關(guān)系，但抗原圖譜卻揭示：2.3.4.4h與祖代簇的抗原距離反而比2.3.4.4*更近，提示H5的抗原進(jìn)化并非簡(jiǎn)單順著遺傳分化“直線前進(jìn)”，而是一定程度上被局限在固有的抗原空間中。這一模式區(qū)別于人流感H1N1、H3N2中不斷突破原有抗原空間的經(jīng)典認(rèn)識(shí)。

為了尋找驅(qū)動(dòng)這種特殊抗原演化的“分子開關(guān)”，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)三大抗原簇的HA序列進(jìn)行系統(tǒng)比對(duì)，并通過定點(diǎn)突變與雙向中和驗(yàn)證，最終鎖定了88、131、139、199、205、289六個(gè)關(guān)鍵氨基酸位點(diǎn)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，這六個(gè)位點(diǎn)在長期演化過程中呈現(xiàn)出兩類典型模式：其一是88、199、205位點(diǎn)上逐級(jí)置換的“持續(xù)型突變”，其二是131、139、289位點(diǎn)上出現(xiàn)的“可逆型突變”，導(dǎo)致2.3.4.4h在基因上繼續(xù)遠(yuǎn)離祖代、但在抗原上部分“回歸”。

研究團(tuán)隊(duì)指出除了目前廣泛流行的2.3.4.4b分支，2.3.2.1a、2.3.2.1c和2.3.4.4h分支雖然總流行度不高，但具有較高的人類感染比例，是需要重點(diǎn)關(guān)注的高風(fēng)險(xiǎn)分支。這些分支分別位于三個(gè)不同的抗原簇內(nèi)，提示未來應(yīng)開發(fā)涵蓋多抗原簇的廣譜疫苗。

本研究由中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院/北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究所、蘇州系統(tǒng)醫(yī)學(xué)研究所和中國食品藥品檢定研究院等多家單位共同完成。張夢(mèng)怡、秦璐瑤為共同第一作者；李倩倩副研究員、吳愛平研究員、王佑春研究員為共同通訊作者。項(xiàng)目得到中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院創(chuàng)新工程、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金及多項(xiàng)省部級(jí)科研項(xiàng)目的資助。

本期編輯：木木