ข่าว บริษัท เกี่ยวกับ MDPI | ไวรัสไข้หวัดใหญ่ H1N1 สายพันธุ์ใหม่ที่พบในหมูที่ซานตง: การวิเคราะห์ความเสี่ยงของการแพร่กระจายข้ามสายพันธุ์ และ

เมื่อวันที่ 15 มกราคม 2569 ทีมของศาสตราจารย์ Yu Zhijun จากวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีชีวภาพ มหาวิทยาลัยจี่หนาน ร่วมกับสถาบันวิจัยสัตว์ปีกแห่งสถาบันวิทยาศาสตร์การเกษตรซานตง และมหาวิทยาลัยครูซานตง ได้ตีพิมพ์ผลงานวิจัยเรื่อง "ลักษณะทางพันธุกรรมและข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิวัฒนาการของไวรัสไข้หวัดใหญ่หมู H1N1 สายพันธุ์ใหม่ที่ตรวจพบในสุกรในมณฑลซานตง ประเทศจีน" ในวารสารไวรัสวิทยานานาชาติ *Viruses* (MDPI)

การศึกษานี้ตรวจพบไวรัสไข้หวัดใหญ่หมู H1N1 สองสายพันธุ์ (SD6591 และ SD6592) ในตัวอย่างสุกรจากเมืองหลินอี้และอำเภอซ่างเหอ เมืองจี่หนาน มณฑลซานตงในปี 2562 และดำเนินการจัดลำดับจีโนมทั้งหมดและการวิเคราะห์ไฟโลเจเนติกส์ การศึกษาพบว่ายีน PA และ M2 ของสายพันธุ์ SD6591 มีความคล้ายคลึงสูงกับไวรัสไข้หวัดใหญ่หมู H1N1 ในมนุษย์ ซึ่งบ่งชี้ว่าสายพันธุ์นี้อาจมีลักษณะการผสมยีนของไวรัสไข้หวัดใหญ่ในมนุษย์และสุกร อย่างไรก็ตาม สายพันธุ์ SD6592 มีความคล้ายคลึงสูงกับไวรัสไข้หวัดใหญ่หมู โดยไม่มีลักษณะการผสมยีนข้ามโฮสต์ที่ชัดเจน และลักษณะทางพันธุกรรมค่อนข้างคงที่

การศึกษานี้ให้หลักฐานทางระบาดวิทยาโมเลกุลเพื่อทำความเข้าใจวิวัฒนาการข้ามสปีชีส์ของไวรัสไข้หวัดใหญ่หมูในมณฑลซานตง โดยเน้นย้ำถึงความสำคัญของการเสริมสร้างการเฝ้าระวังไข้หวัดใหญ่หมูและการประเมินความเสี่ยงจากโรคติดต่อจากสัตว์สู่คนอย่างต่อเนื่อง

ไฮไลท์งานวิจัย

* **การเปิดเผยจีโนไทป์ลูกผสมระหว่างมนุษย์และสุกรสายพันธุ์ใหม่:** การวิเคราะห์จีโนมของสายพันธุ์ SD6591 แสดงให้เห็นว่ายีน PA และ M2 มีความคล้ายคลึงสูงกับไวรัส H1N1 ตามฤดูกาลในมนุษย์ ในขณะที่ยีนอื่นๆ ส่วนใหญ่มาจากไวรัสในสุกร ซึ่งบ่งชี้ว่าเป็นไวรัสลูกผสมระหว่างมนุษย์และสุกรสายพันธุ์ใหม่

* **นัยยะของเครือข่ายการแพร่กระจายข้ามสปีชีส์ที่ซับซ้อน:** การวิเคราะห์ไฟโลเจเนติกส์เผยให้เห็นว่ายีน M2 ของ SD6591 อยู่ในสาขาวิวัฒนาการเดียวกันกับไวรัส H1N1 ในสุนัข ซึ่งบ่งชี้ถึงวงจรการแพร่กระจายระหว่างสุกร สุนัข และมนุษย์ที่เป็นไปได้ ซึ่งเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการรวมสัตว์เลี้ยงในระบบการเฝ้าระวัง

* **การยืนยันความสามารถในการติดเชื้อเซลล์มนุษย์ที่เป็นไปได้:** การทดลองในหลอดทดลองกับสายพันธุ์ที่มีความคล้ายคลึงสูงได้รับการยืนยันว่าไวรัสสามารถจำลองตัวเองได้อย่างมีประสิทธิภาพในเซลล์เยื่อบุผิวปอดของมนุษย์ (A549) ซึ่งให้หลักฐานเชิงทดลองโดยตรงเกี่ยวกับความเสี่ยงในการติดต่อจากสัตว์สู่คนที่เป็นไปได้

• กลยุทธ์การตรวจสอบการทำงานที่เป็นนวัตกรรมถูกนำมาใช้: เพื่อตอบสนองต่อความท้าทายในการไม่สามารถแยกไวรัสที่มีชีวิตได้เนื่องจากการเก็บรักษาตัวอย่าง การศึกษานี้ได้ใช้นวัตกรรมของสายพันธุ์ที่มีอยู่ซึ่งมีความคล้ายคลึงทางจีโนมสูง (>91%) สำหรับการตรวจสอบการแทนที่การทำงานในหลอดทดลอง ซึ่งเป็นโซลูชันที่เป็นไปได้สำหรับการศึกษาลักษณะของไวรัสภายใต้สถานการณ์ที่คล้ายคลึงกัน

การศึกษานี้ได้ทำการทดสอบกรดนิวคลีอิกสำหรับไวรัสไข้หวัดใหญ่หมูชนิด H1N1 ในตัวอย่างเนื้อเยื่อปอดสุกร 200 ตัวอย่างที่เก็บรวบรวมในปี 2562 จากเมืองเหลียวเฉิง หลินอี้ จี่หนาน และชิงเต่าในมณฑลซานตง ตรวจพบตัวอย่างที่เป็นบวกสองตัวอย่าง (SD6591 และ SD6592) ได้รับลำดับจีโนมไวรัสที่สมบูรณ์ผ่านการจัดลำดับแบบ high-throughput และได้วิเคราะห์ลักษณะวิวัฒนาการทางพันธุกรรมอย่างเป็นระบบโดยใช้การเปรียบเทียบความคล้ายคลึงและการวิเคราะห์ไฟโลเจเนติกส์ การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ข้อมูลพื้นฐานสำหรับการเฝ้าระวังทางระบาดวิทยาโมเลกุลของไวรัสไข้หวัดใหญ่หมูในมณฑลซานตง และเพื่อให้พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับการประเมินความเสี่ยงในการแพร่กระจายข้ามสปีชีส์และการกำหนดกลยุทธ์การป้องกันและควบคุมที่ตรงเป้าหมาย

บทนำ

ไวรัสไข้หวัดใหญ่ A มีช่วงของโฮสต์ที่กว้าง โดยติดเชื้อในหลายสปีชีส์รวมถึงมนุษย์ นก และสุกร ไวรัสไข้หวัดใหญ่หมู (SIV) ไม่เพียงแต่ก่อให้เกิดความสูญเสียทางเศรษฐกิจอย่างมีนัยสำคัญต่ออุตสาหกรรมการเลี้ยงสุกรเท่านั้น แต่ยังเป็นภัยคุกคามต่อสุขภาพของประชาชนอย่างต่อเนื่องเนื่องจากบทบาททางชีววิทยาที่เป็นเอกลักษณ์ของสุกรในฐานะ "ภาชนะผสม" สำหรับไวรัสไข้หวัดใหญ่ ซึ่งช่วยให้สามารถสร้างไวรัสลูกผสมใหม่ๆ และแพร่กระจายข้ามสปีชีส์ได้อย่างต่อเนื่อง

ผลการวิจัย

1. SD6591 แสดงลักษณะการผสมยีนที่มาจากมนุษย์ที่เป็นเอกลักษณ์:

ยีน PA ของสายพันธุ์ SD6591 มีความคล้ายคลึงสูงสุด (96.99%) กับไวรัส H1N1 ปี 2009 ในมนุษย์ ในขณะที่ยีน M2 มีความคล้ายคลึงสูงสุด (98.96%) กับสายพันธุ์ H1N1 ที่มาจากสุกรในเหลียวหนิง แต่กลุ่มยีนของมันมีความสัมพันธ์อย่างมากกับไวรัส H1N1 ตามฤดูกาลในมนุษย์ ยีนหกส่วน ได้แก่ PB2, PB1, NP, NA, HA และ NEP มีความคล้ายคลึงสูงกับไวรัสไข้หวัดใหญ่หมูแบบคลาสสิก รูปแบบการรวมยีน "6+2" นี้บ่งชี้ว่าไวรัสอาจเป็นผลมาจากการผสมยีนระหว่างไวรัสไข้หวัดใหญ่ในมนุษย์และสุกร โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ยีน M2 แสดงความสัมพันธ์กับไวรัส H1N1 ทั้งในสุกรและสุนัข (A/canine/Korea/MV1/2012) บนแผนภูมิต้นไม้ไฟโลเจเนติกส์ และอยู่ในสาขาวิวัฒนาการเดียวกัน ซึ่งบ่งชี้ว่ายีนนี้อาจเข้าสู่ประชากรสุกรผ่านการแพร่กระจายข้ามสปีชีส์ระหว่างสุนัขและสุกร

ตารางที่ 1. สายพันธุ์ที่มีความคล้ายคลึงสูงสุดกับ SD6591 สำหรับแต่ละยีน

2. SD6592 รักษาสมบัติทางจีโนมของไวรัสไข้หวัดใหญ่หมูแบบคลาสสิก:

แตกต่างจาก SD6591 ยีนทั้งแปดส่วนของสายพันธุ์ SD6592 มีความคล้ายคลึงมากกว่า 98% กับไวรัสไข้หวัดใหญ่หมู และมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดที่สุดกับสายพันธุ์ที่แยกได้จากปักกิ่งในปี 2561 A/swine/Beijing/0301/2018 (H1N1) ลักษณะทางจีโนมที่คงที่สูงนี้บ่งชี้ว่าสายพันธุ์นี้ได้สร้างห่วงโซ่การแพร่กระจายที่เสถียรในประชากรสุกรในท้องถิ่นและครอบครองนิเวศวิทยาที่คงที่

ตารางที่ 2. สายพันธุ์ที่มีความคล้ายคลึงสูงสุดกับ SD6592

3. ไม่พบสัญญาณการผสมที่สำคัญในการวิเคราะห์การผสม:

การวิเคราะห์ SimPlot ชี้ให้เห็นถึงลักษณะคล้ายไคเมร่าในยีน PA ของ SD6591 และยีน NA และ NP ของ SD6592 อย่างไรก็ตาม การตรวจสอบเพิ่มเติมโดยใช้อัลกอริทึมหลายตัวในชุดซอฟต์แวร์ RDP5 รวมถึง RDP, GENECONV และ BootScan (ด้วยค่า p ที่ปรับแล้ว <0.05) ไม่พบสัญญาณการผสมที่สำคัญทางสถิติ ความแตกต่างของลำดับที่เกี่ยวข้องมีแนวโน้มที่จะเกิดจากการสะสมของการกลายพันธุ์แบบจุดหรือลำดับบรรพบุรุษที่ไม่ได้ถูกสุ่มตัวอย่าง ซึ่งบ่งชี้ว่าปัจจุบันยังไม่มีหลักฐานที่ชัดเจนที่จะสนับสนุนการมีอยู่ของเหตุการณ์การผสมที่เพิ่งเกิดขึ้นในสายพันธุ์นี้

รูปที่ 1. ผลการวิเคราะห์การผสมยีน PA ของ SD6591

รูปที่ 2. ผลการวิเคราะห์การผสมยีน NA และ NP ของ SD6592

4. สารทดแทนที่มีความคล้ายคลึงสูงมีความสามารถในการจำลองตัวเองในเซลล์หลายโฮสต์:

ทีมวิจัยได้ทำการตรวจสอบการทำงานในหลอดทดลองโดยใช้สายพันธุ์ที่แยกได้ในปี 2561-H1N1 (A/swine/China/Qingdao/2018) ซึ่งมีความคล้ายคลึงทางจีโนมมากกว่า 91% กับ SD6591/SD6592 ผลการทดลอง Western blot และ qRT-PCR แสดงให้เห็นว่าไวรัสสามารถจำลองตัวเองได้อย่างมีประสิทธิภาพในเซลล์เยื่อบุผิวของสุกร (PK-15) สุนัข (MDCK) และมนุษย์ (A549) โดยมีจลนศาสตร์การจำลองตัวเองคล้ายกับสายพันธุ์ควบคุม PR8 ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ในระดับเซลล์ว่าไวรัสไข้หวัดใหญ่หมูประเภทนี้มีศักยภาพในการติดเชื้อเซลล์จากแหล่งโฮสต์หลายแหล่ง

ตารางที่ 3. ความเหมือนกันของนิวคลีโอไทด์ (%) ระหว่างส่วนของยีน SD6591 และสายพันธุ์อ้างอิง H1N1 สองสายพันธุ์

ตารางที่ 4. ความเหมือนกันของนิวคลีโอไทด์ (%) ระหว่างส่วนของยีน SD6592 และสายพันธุ์อ้างอิง H1N1 สองสายพันธุ์

รูปที่ 3. จลนศาสตร์การจำลองตัวเองของไวรัส 2018-H1N1 และ PR8 ในสายเซลล์ต่างๆ

5. ลักษณะวิวัฒนาการของยีน M2 ชี้ให้เห็นถึงความสนใจในตำแหน่งที่เกี่ยวข้องกับการดื้อยา:

ยีน M2 ของ SD6591 มีความคล้ายคลึงสูงสุด (97.93%) กับไวรัสไข้หวัดใหญ่ H1N1 ระบาดใหญ่ปี 2009 และอยู่ในสาขาวิวัฒนาการเดียวกันกับไวรัสไข้หวัดใหญ่สุนัข (A/canine/Korea/MV1/2012) ในการวิเคราะห์ไฟโลเจเนติกส์ การศึกษาครั้งก่อนๆ แสดงให้เห็นว่าไวรัสไข้หวัดใหญ่ในมนุษย์ในสาขาวิวัฒนาการนี้มักมีตำแหน่งการกลายพันธุ์ที่สำคัญที่เกี่ยวข้องกับการดื้อยาอะแมนทาดีน (เช่น S31N) พื้นฐานทางพันธุกรรมนี้บ่งชี้ถึงความจำเป็นในการให้ความสนใจกับลักษณะโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับการดื้อยาที่อาจเกิดขึ้นของสายพันธุ์ SD6591 และจำเป็นต้องมีการตรวจสอบเชิงทดลองเพิ่มเติมเกี่ยวกับตำแหน่งและหน้าที่สำคัญของโปรตีน M2

สรุป

การศึกษานี้ได้ดำเนินการวิเคราะห์จีโนมทั้งหมดของไวรัสไข้หวัดใหญ่หมู H1N1 สองสายพันธุ์จากมณฑลซานตง โดยใช้กลยุทธ์ "การแทนที่การทำงานของไวรัสที่มีความคล้ายคลึงกัน" ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ เราได้เชื่อมโยงลักษณะลำดับของพวกมันกับฟีโนไทป์การจำลองตัวเองในหลอดทดลอง ยืนยันว่าไวรัสไข้หวัดใหญ่หมู H1N1 ที่แพร่กระจายในประชากรสุกรยังคงมีศักยภาพในการติดเชื้อเซลล์หลายโฮสต์ข้ามสปีชีส์ แม้ว่าจะไม่มีเหตุการณ์การผสมยีนที่สำคัญที่ตรวจจับได้ก็ตาม การค้นพบนี้เน้นย้ำถึงความสำคัญอย่างยิ่งของการเสริมสร้างการเฝ้าระวังจีโนมของไวรัสไข้หวัดใหญ่หมูและการตรวจสอบลักษณะฟีโนไทป์ของสายพันธุ์ที่เป็นตัวแทน เพื่อตรวจจับการกลายพันธุ์ที่ปรับตัวได้และเตือนภัยล่วงหน้าของการระบาดของไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ใหม่