2018年に北京で免疫抑制状態にある入院患者を対象としたA型インフルエンザウイルスのHAおよびNA遺伝子の系統解析

Virology Journal volume 20、記事番号: 101 (2023) この記事を引用

283 アクセス

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

インフルエンザ A ウイルスは急速な進化を遂げ、毒性が強くなっています。 しかし、免疫抑制患者におけるHAとNAの遺伝子進化とアミノ酸変異に関する完全かつ包括的なデータはほとんどありませんでした。 この研究では、免疫抑制集団におけるインフルエンザA型ウイルスの分子疫学と進化を分析し、免疫正常集団を対照として使用しました。

A(H1N1)pdm09およびA(H3N2)のHAおよびNAの完全な配列は、逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(RT-PCR)によって取得されました。 HA および NA 遺伝子はサンガー法を使用して配列決定され、ClustalW 2.10 および MEGA ソフトウェア バージョン 11.0 を使用して系統学的に分析されました。

2018年から2020年のインフルエンザシーズン中に、定量的リアルタイムPCR（qRT-PCR）を使用してA型インフルエンザウイルスのスクリーニング陽性と判定された、免疫抑制状態の入院患者54名と免疫正常状態の入院患者46名が登録されました。 27 個の免疫抑制されたサンプルと 23 個の免疫正常な鼻腔スワブまたは気管支肺胞洗浄液サンプルがランダムに選択され、サンガー法を使用して配列決定されました。 A(H1N1)pdm09 は 15 サンプルで検出され、残りの 35 サンプルは A(H3N2) 陽性でした。 これらのウイルス株の HA および NA 遺伝子配列を分析することにより、すべての A(H1N1)pdm09 ウイルスは互いに高い類似性を共有し、これらのウイルスの HA および NA 遺伝子はもっぱらサブクレード 6B.1A.1 に属していることがわかりました。 A(H3N2) ウイルスの一部の NA 遺伝子は、A/Singapore/INFIMH-16-0019/2016 および A/Kansas/14/2017 の NA 遺伝子と同じクレードに属しておらず、これが A(H3N2) が優勢であることにつながった可能性があります。 2019年から2020年のインフルエンザシーズンの株。 A(H1N1)pdm09 ウイルスと A(H3N2) ウイルスは両方とも、免疫抑制患者と免疫正常患者の間で、HA と NA の同様の進化系統パターンを示しました。 ワクチン株と比較して、免疫抑制患者および免疫正常患者における A 型インフルエンザウイルスの HA および NA 遺伝子およびアミノ酸配列には統計的に有意な差はありませんでした。 しかし、NA-H275YおよびR292Kのオセルタミビル耐性置換が免疫抑制患者で観察されている。

A(H1N1)pdm09 ウイルスと A(H3N2) ウイルスは、免疫抑制患者と免疫正常患者の間で、HA と NA の同様の進化系統パターンを示しました。 免疫正常患者と免疫抑制患者の両方にはいくつかの重要な置換があり、特にウイルス抗原に影響を与える可能性のある置換は注意して監視する必要があります。

インフルエンザ ウイルスには A、B、C、D があり、これら 4 つのタイプの中で A 型が最も感染力が高く、生命を脅かすパンデミックを引き起こす可能性もあります [1]。 A (H1N1) pdm09 および H3N2 は、現在主に流行している A 型インフルエンザ ウイルス株です。 ヘマグルチニン (HA) 遺伝子は、A 型インフルエンザ ウイルスの 8 つの遺伝子の中で最も急速に変異しており、ノイラミニダーゼ (NA) 遺伝子がそれに続きます [2]。 A 型インフルエンザウイルスの変異の主なメカニズムは、抗原ドリフトと遺伝的再集合です [3]。 これまでの研究では、インフルエンザ A(H1N1)pdm09 がいくつかの豚インフルエンザ ウイルスに由来し、発生前の数か月間でヒトに感染したことが示されています [4、5]。 分子レベルでインフルエンザウイルスを積極的にモニタリングすることは、インフルエンザウイルスの進化を理解し、より良いワクチン株を選択するのに役立ちます[6、7]。

分子レベルでのインフルエンザに関する疾病管理予防センター（CDC）のこれまでの文献および調査は、主に免疫正常患者からのものであった[8、9]。 医療技術の進歩に伴い、造血幹細胞移植 (HSCT) または固形臓器移植 (SOT) を受けた免疫抑制患者、慢性血液透析を受けている患者、コルチコステロイド、免疫抑制剤、生物学的試薬の全身投与を受けている患者は年々増加しています [10, 11、12]。 2020年に発表された成人インフルエンザ患者35,348人を対象とした世界的な多施設横断研究では、免疫抑制患者が10.3%を占めていた[13]。 免疫抑制患者におけるインフルエンザ遺伝子の進化とHAおよびNAのアミノ酸変異に関する完全かつ包括的なデータは不足しており、それらが免疫正常患者と異なるかどうかは不明である。

HA と NA の変異は、HA-D239 部位の変異が病気の重症度に関連するなど、新たな臨床的特徴の出現につながる可能性がありますが、NA-H275、E119、R292、Q136、および I223 の置換はノイラミニダーゼ阻害剤を引き起こす可能性があります ( NAI) 耐性 [14,15,16]。 免疫正常患者と比較して、免疫抑制患者は罹患率と死亡率が高く、ウイルス排出期間が長く、合併症がより頻繁に発生し、抗ウイルス耐性がより高い[10、17、18、19、20、21]。 免疫抑制患者におけるHAとNAの遺伝子進化とアミノ酸変異を包括的にモニタリングし、それがこれらの患者の臨床的特徴や転帰に影響を与えるかどうかを調査する必要がある。

免疫抑制されたインフルエンザ患者の臨床的特徴と抗ウイルス療法は、我々の以前の研究[22]で分析されており、この研究では、2018年から2020年のインフルエンザシーズン中のA型インフルエンザウイルスの分子進化とHAとNAのアミノ酸変異をさらに調査します。この人口。 さらに、HA と NA の重要なアミノ酸のバリエーションが患者の臨床的特徴と転帰に影響を与えるかどうかを調査することを目的としました。

北京大学人民病院 (PKUPH) は全国的なインフルエンザ監視監視部隊であり、北京全地区から毎年少なくとも 10 万人の入院患者を受け入れている。 2018年から2020年のインフルエンザシーズン（11月から翌年3月）中に、定量的リアルタイムPCR（qRT-PCR）法を使用してA型インフルエンザウイルスのスクリーニング陽性と判定された、免疫抑制状態の入院患者54名と免疫正常状態の入院患者46名がこの研究に登録された。 これらの患者からの元の鼻腔スワブまたは気管支肺胞洗浄液 (BALF) サンプルが収集され、分析のために直ちにウイルス輸送培地チューブに入れられました。 免疫抑制患者は、以下の少なくとも 1 つの危険因子の存在として定義されました:先天性/遺伝性免疫不全、HIV 感染、SOT、HSCT、化学療法を受けている悪性腫瘍、再生不良性貧血、慢性血液透析、慢性ステロイド使用、免疫抑制剤の使用および生物学的薬物の使用 [10] 、11、12]。 A(H1N1)pdm09 および A(H3N2) の HA および NA の完全な配列は、逆転写ポリメラーゼ連鎖反応 (RT-PCR) 法によって取得されました [23]。

人口統計学的要因（性別、年齢、免疫抑制の原因、糖尿病、過去3か月間のコルチコステロイドの使用、入院前のノイラミニダーゼ阻害剤の使用）、臨床症状および合併症（最高体温、頭痛、筋肉痛、鼻漏、喉の痛み、咳、呼吸困難、胃腸症状、精神状態の変化、症状の発症、他の病原体との同時感染、合併症、抗ウイルス治療、集中治療室（ICU）への入室、人工呼吸器、解熱までの時間、死亡）および臨床検査結果[白血球（WBC）、リンパ球、C 反応性タンパク質] は医療記録を通じて収集されました。

QIAamp Viral RNA Mini Kit (カタログ番号 52904、Qiagen、ヒルデン、ドイツ) を使用してサンプルから RNA を抽出し、市販のキット (カタログ番号 18080051、Invitrogen、カールスバッド、カリフォルニア州、米国) を使用して逆転写を実行しました。メーカーの指示に従ってください。 逆転写により生成された相補的 DNA (cDNA) は、使用するまで -20 °C で保存されました。

HA および NA 遺伝子の配列決定には、高忠実度の熱安定性 DNA ポリメラーゼ (カタログ番号 11304011、Invitrogen) を使用しました。 HA および NA の特異的プライマーを表 1 に示します。PCR 増幅システムには、cDNA テンプレート (4 μl)、オートクレーブ処理した蒸留水 (12.1 μl)、10X High Fidelity PCR Buffer (2 μl)、50 mM MgSO4 (0.6 μl) が含まれていました。 )、10 mM dNTP ミックス (0.4 μl)、10 μM フォワード プライマー (0.4 μl)、10 μM リバース プライマー (0.4 μl)、および Platinum® Taq DNA ポリメラーゼ ハイフィデリティ (5U/μL の 0.1 μl)。 PCR条件は、94℃で3分間、続いて94℃で15秒間、60℃で30秒間および72℃で2分間を40サイクル、72℃で10分間伸長した。 PCR産物は電気泳動法により分析した。 27 個の免疫抑制サンプルと 23 個の免疫正常サンプルをランダムに選択し、サンガー法 (BioGerm、上海) を使用して PCR 産物を直接配列決定しました。

生成されたヌクレオチド配列は、国立バイオテクノロジー情報センター (NCBI) および全インフルエンザ データ共有グローバル イニシアチブ (GISAID) データベースで入手可能な、公的に入手可能なインフルエンザ A ウイルスの配列と並べられました。 H1N1 および H3N2 ウイルスに系統学的に関連する全長参照配列が、MEGA v.11.0 を使用した系統解析用の配列に含まれていました。 (a) 研究室エラーの証拠、および (b) 100% の類似性を有する配列は破棄されました。 すべての HA および NA 遺伝子配列は、ClustalW 2.10 を使用してアラインメントされました。 HA および NA 遺伝子配列の系統解析および HA および NA タンパク質の置換解析は、MEGA ソフトウェア バージョン 11.0 を使用して実行されました。 我々の研究における HA および NA 遺伝子の配列は、受託番号 OQ455958-455972 および OQ456032-456116 で NCBI に寄託されています。

統計分析は、SPSS 統計ソフトウェア バージョン 22.0 (SPSS Inc.、米国イリノイ州シカゴ) を使用して実行されました。 正規分布データの 2 つのグループの比較は、独立したサンプルの t 検定を使用して実行されました。 周波数の比較はχ2 検定で行われました。 P 値 < 0.05 は統計的に有意であるとみなされました。

中国国立インフルエンザセンターが発表した毎週のインフルエンザデータによると、2018年4月から2020年5月までの中国北部におけるインフルエンザウイルスの疫学は、2018年から2019年と2019年から2020年のインフルエンザシーズンでは異なっています。 図1に示すように、2018年から2019年のインフルエンザシーズンでは、A(H1N1)pdm09の流行が早くから始まり、1月末にピークを迎え、2月には減少に転じましたが、A(H3N2)とBは徐々に増加し、 A(H3N2) と B は両方とも 3 月末に小さなピークを示しました。 2019年から2020年のインフルエンザシーズンでは、A(H3N2)が優勢で、1月上旬にピークに達しました。 同じ期間に、A(H1N1)pdm09 と B インフルエンザ ウイルスが共存しましたが、それらは A(H3N2) よりも大幅に減少しました。 2020年2月、コロナウイルス感染症の発生に対して制御措置が講じられ、インフルエンザを含む多くの呼吸器疾患の流行が大幅に減少した[24、25、26、27]。

中国北部におけるインフルエンザウイルスの分布。 データは、2018 年 4 月から 2020 年 5 月までのインフルエンザ検査監視ネットワークの週次データからのものです。赤は A(H1N1)pdm09、緑はインフルエンザ H3N2、青はインフルエンザ B です

2018年から2020年のインフルエンザシーズン中に、54人の免疫抑制患者と46人の免疫正常な入院患者がRT-PCRを使用して検証されました。 当院はHIV感染症指定病院ではなかったため、HIV感染症患者は本研究には参加しておりませんでした。 この研究における免疫抑制因子は次のとおりであった: 化学療法を受けている悪性腫瘍患者 38 名、慢性ステロイド使用患者 8 名 (患者 4 名は免疫抑制剤または生物学的薬剤の使用歴もある)、HSCT 患者 6 名 (再生不良性貧血患者 1 名を含む)、慢性血液透析患者2名。 先天的/遺伝的免疫不全はありませんでした。

私たちの研究では、免疫抑制のある入院患者 27 名と免疫正常な入院患者 23 名が無作為に選択され、サンガー法を使用して配列決定されました。 A(H1N1)pdm09 は 15 サンプルで検出され、残りの 35 サンプルは A(H3N2) 陽性でした。 HA および NA 遺伝子配列を、NCBI および GISAID 上の他の A(H1N1)pdm09 および A(H3N2) 配列と比較しました。

HA 遺伝子の系統解析により、試験した A(H1N1)pdm09 ウイルスは A/Michigan/45/2015 (H1N1) ではなくワクチン株 A/Brisbane/02/2018 (H1N1) と一緒に分類され、サブクレード 6B.1A.1 に属することが示されました。 (図2)。 HA 遺伝子と同様に、NA 遺伝子も同じ進化パターンを示しました。 これらの結果は、これらのウイルスがワクチン株 A/Brisbane/02/2018 と共通の進化系統を共有し、A(H1N1)pdm09 ウイルスの HA と NA が免疫抑制患者と免疫正常患者の間で同様の進化系統パターンを示したことを示唆しています。

2009 年から 2020 年までの A(H1N1)pdm09 の HA および NA ヌクレオチド配列に基づく系統樹。HA および NA 遺伝子配列の系統解析は、それぞれに最もよく適合した長谷川-岸野-矢野および田村 3 パラメーター モデルを使用して実行されました。 MEGA ソフトウェア バージョン 11.0 を使用し、ガンマ分布レートでデータを取得しました。 最尤ツリーの信頼性は、1000 回の複製によるブートストラップ分析によって実行されました。 黒三角はワクチン株を表します。 赤は免疫抑制患者からのウイルス株を表し、青は免疫正常患者からのウイルス株を表します

NA 遺伝子の系統解析により、試験した A(H3N2) ウイルスは、A/Kansas/14/2017 に分類された A/Beijing/32003/2018 を除き、ワクチン株 A/Singapore/INFIMH-16-0019/2016 と一緒に分類されたことが示されました (図3）。 A(H3N2) ウイルスの一部の NA 遺伝子は、A/Singapore/INFIMH-16–0019/2016 および A/Kansas/14/2017 の NA 遺伝子と同じクレードに属していなかったので、A(H3N2) が2019年から2020年のインフルエンザシーズンに流行した株。 A(H3N2) ウイルスの HA および NA も、免疫抑制患者と免疫正常患者の間で同様の進化系統パターンを示しました。

2009 年から 2020 年までの A(H3N2) の HA および NA ヌクレオチド配列に基づく系統樹。HA および NA 遺伝子配列の系統解析は、それぞれ一般時間可逆モデルおよびタムラ 3 パラメーター モデルを使用して実行されました。これらのモデルは、以下を使用してデータに最もよく適合しました。 MEGA ソフトウェア バージョン 11.0、ガンマ分布レート。 最尤ツリーの信頼性は、1000 回の複製によるブートストラップ分析によって実行されました。 黒三角はワクチン株を表します。 赤は免疫抑制患者からのウイルス株を表し、青は免疫正常患者からのウイルス株を表します

15 A(H1N1)pdm09 ウイルスと 35 A(H3N2) ウイルスの HA 遺伝子と NA 遺伝子の完全な配列が決定され、相同性が分析されました。 これらの A(H1N1)pdm09 ウイルスの HA 遺伝子は、相互に 98.00% ～ 100.00% のヌクレオチド類似性と 97.53% ～ 100.00% のアミノ酸同一性を共有しました。 これらの A(H1N1)pdm09 ウイルスの NA 遺伝子は、相互に 98.47% ～ 100.00% のヌクレオチド類似性と 96.81% ～ 100.00% のアミノ酸同一性を共有しました。 追加ファイル 1 および 2 補足表 1、2 に示すように、この研究で分離された A(H1N1)pdm09 株は、A/ミシガン州と HA および NA 遺伝子のヌクレオチド類似性 97.41% ～ 98.94%、アミノ酸同一性 97.23% ～ 99.12% を共有しました。 /45/2015 (H1N1) ワクチン株。 さらに、A(H1N1)pdm09分離株は、A/Brisbane/02/2018ワクチン株に対して、HAおよびNA遺伝子のヌクレオチド類似性がそれぞれ98.24%～99.36%、アミノ酸同一性が97.53%～99.36%であった。 これらの結果は、これらのウイルスの HA と NA が類似の遺伝子群を含み、ワクチン株 A/Brisbane/02/2018 と高い遺伝子同一性を持っていたことを示唆しています。

これらの A(H3N2) ウイルスの HA 遺伝子は、相互に 94.59% ～ 100.00% のヌクレオチド類似性と 93.83% ～ 100.00% のアミノ酸同一性を共有しました。 これらの A(H3N2) ウイルスの NA 遺伝子は、相互に 95.82% ～ 100.00% のヌクレオチド類似性と 95.11% ～ 100.00% のアミノ酸同一性を共有しました。 追加ファイル 3 および 4 補足表 3、4 に示すように、この研究の A(H3N2) 分離株は、A/Singapore/ と HA および NA 遺伝子のヌクレオチド類似性 95.67% ～ 98.88%、アミノ酸同一性 94.47% ～ 98.24% を共有しました。それぞれ INFIMH-16-0019/2016 ワクチン株。 さらに、A(H3N2) 分離株は、A/Kansas/14/2017 ワクチン株に対して、HA および NA 遺伝子のヌクレオチド類似性がそれぞれ 94.71% ～ 99.76%、アミノ酸同一性が 93.83% ～ 100.00% でした。 これらの結果は、これらのウイルスの HA と NA には類似の遺伝子配列が含まれているが、その一部は上記のワクチン株とは異なっていることを示唆しています。

これら 2 つのグループをさらに比較したところ、免疫抑制患者と免疫正常患者における A 型インフルエンザウイルスの HA および NA 遺伝子およびアミノ酸配列に統計的に有意な差がないことがわかりました (追加ファイル 1、2、3、および 4 補足表 1、2、3) 、4）。

A/California/07/2009、A/Michigan/45/2015、A/Brisbane/02/2018のワクチン株と比較して、この研究のA(H1N1)pdm09ウイルスのHAは11の重要な置換を示し、AのNAは(H1N1)pdm09 ウイルスは、表 2 に示すように 12 の重要な置換を示しました。さらに、NA-H275Y のオセルタミビル耐性置換が 1 人の免疫抑制患者で観察されました。

A/香港/4801/2014、A/シンガポール/INFIMH-16–0019/2016、A/カンザス/14/2017のワクチン株と比較して、この研究のA(H3N2)ウイルスのHAは10の重要な置換を示した、A(H3N2) ウイルスの NA も、表 3 に示すように 10 個の重要な置換を示しました。免疫抑制患者では 2 つのウイルス株、オセルタミビル耐性置換 NA-R292K が観察されています。

免疫正常患者と免疫抑制患者の両方には、いくつかの重要なアミノ酸変異があります。 NA-H275Y および NA-R292K のオセルタミビル耐性置換が免疫抑制患者で観察されています。 1 つの A(H1N1)pdm09 ウイルス株は、HA 受容体結合部位 190 ヘリックスで V190I 変異を示しました。 A(H1N1)pdm09のHA-​​A158E変異、A(H3N2)のI156L/K変異も見つかった。 V190I および I156L 変異は免疫正常患者に由来し、A158E および I156K 変異は免疫抑制患者に由来しました。 A(H1N1)pdm09のNAの酵素活性中心付近のN222KおよびG298Aも免疫抑制患者に由来していた。

この研究では、重要なアミノ酸変異を伴うインフルエンザ A 感染症の臨床的特徴について説明しました (追加ファイル 5: 補足表 5)。 A(H1N1)pdm09のNA-H275Yは、再生不良性貧血を有するHSCT患者に由来し、インフルエンザが検出される前にオセルタミビルとホルモンに曝露され、重感染、肺炎、ARDSを合併し、集中治療室（ICU）に入院した。 彼は、抗生物質とホルモン療法に基づいて、ペラミビルと組み合わせたオセルタミビルの 2 倍量で治療を受け、10 日後に体温は正常に戻りました。 A(H3N2) の NA-R292K は、それぞれ造血器悪性腫瘍と乳がんの化学療法を受けている患者に由来しました。 これら 2 人の患者はいずれも、インフルエンザが検出される前に NAI への曝露歴はありませんでした。 前者は最高体温が40℃に達し、肺炎と急性腎障害を合併しており、標準用量のペラミビルを2日間、オセルタミビルを5日間投与して治療し、5日後には体温が正常に戻った。 後者は最高体温が37.7℃で、糖尿病の既往歴があり、インフルエンザ関連の合併症はなかった。 彼女は標準用量のオセルタミビルで5日間治療され、2日間の治療後に熱が下がった。 HA と NA の同時発生変異は、異なる臨床的特徴を持つ一部の患者で発生しました。たとえば、A(H1N1)pdm09 に HA-A158E、NA-I99V、および NA-G298A の同時発生変異がある患者には、インフルエンザ関連の症状はありませんでした。標準用量のオセルタミビルによる治療から 3 日後には、肺炎などの合併症や発熱が解消されました。 しかし、HA-M274IとNA-S340Fの同時変異を有する患者は肺炎とARDSを合併し、ICUに入院した。 オセルタミビルとペラミビルによる治療から 12 日後に解熱しました。 A(H3N2)のNA-N141S変異株はNA-I257V変異を伴い、NA-R292K変異株はNA-E277K変異を伴った。

インフルエンザ A ウイルスは、2018 年から 2020 年のインフルエンザの季節に公衆衛生に重大な影響を与えました (図 1)。 インフルエンザウイルスの遺伝的進化は緩やかであり、私たちのチームは2012年以来、分子レベルでインフルエンザの積極的なモニタリングを実施しました[28、29、30、31]。 この研究では、免疫抑制集団におけるA型インフルエンザウイルスの分子疫学とHAおよびNAの進化を分析し、免疫正常集団を対照として使用しました。 HA および NA 遺伝子の系統解析により、テストされた A(H1N1)pdm09 ウイルスは 2018 年から 2020 年の間に A/Michigan/45/2015 (H1N1) ではなくワクチン株 A/Brisbane/02/2018 と一緒に分類され、サブクレードに属していることが示されました。 6B.1A.1、これは基本的に海外の報告書と一致していました[32]。 A(H3N2) ウイルスの一部の NA 遺伝子は、A/Singapore/INFIMH-16–0019/2016 および A/Kansas/14/2017 の NA 遺伝子と同じクレードに属しておらず、これが A(H3N2) が優勢であることにつながった可能性があります。 2019年から2020年のインフルエンザシーズンの株。 A(H1N1)pdm09 ウイルスと A(H3N2) ウイルスは両方とも、免疫抑制患者と免疫正常患者の間で、HA と NA の同様の進化系統パターンを示しました。 ワクチン株と比較して、免疫抑制患者および免疫正常患者における A 型インフルエンザウイルスの HA および NA 遺伝子およびアミノ酸配列には統計的に有意な差はありませんでした。 しかし、NA-H275YおよびR292Kのオセルタミビル耐性置換が免疫抑制患者で観察されている。

インフルエンザの抗原性に影響を与えるエピトープは、ほとんどが HA タンパク質の表面に存在します。 A(H1N1)pdm09 の抗原エピトープには Sa、Sb、Ca、Cb、Pa、Pb が含まれ、A(H3N2) の抗原エピトープには A、B、C、D、E が含まれます。A(H1N1)pdm09 と A(H3N2) の両方) は HA 上に同じ受容体結合ドメイン (RBD) を持ち、これは 190 個のヘリックス、130 個のリング、および 220 個のリングで構成されています [33]。 この研究では、A(H1N1)pdm09 の HA-N146D、N173K、および K226M 置換は Ca エピトープにあり、A158E は Sa エピトープにあり、V190I は Sb エピトープにあり、M274I は Pa エピトープにありました。 A(H3N2) の HA-G94S 置換は E エピトープに位置し、Q96H、Q213R、S214P および I230V は D エピトープに位置し、S140N は A エピトープに位置し、I156L、I156K および V198I は B エピトープに位置し、N312S はCエピトープで。 これらのエピトープの上記の変異は、ウイルスの抗原特性に影響を与える可能性があります。 部位 132、133、135、189、190、192、193、および 197 が整列して RBD 上に抗原隆起を形成し、受容体リガンド相互作用に直接関与していることが報告されています。 他の候補部位 (例、155、156、158、および 159) は RBD を囲むリング上に位置しており、免疫化において重要な役割を果たす可能性があります [33]。 この研究では、1 つの A(H1N1)pdm09 ウイルス株が HA 受容体結合部位 190 ヘリックスで V190I 変異を示しました。 A(H1N1)pdm09のHA-​​A158E変異、A(H3N2)のI156L/K変異も見つかった。 RBS に加えて、痕跡エステラーゼ ドメイン (ED) も抗原変動に関与しており [33]、白血病患者由来の G94S の変異は ED ドメインに位置していました。 220 環変異は宿主特異性と関連していることがよくあります。 例えば、ヒトの226位のロイシンはα-2,6シアル酸受容体を優先的に認識し、鳥の226位のグルタミンはα-2,3シアル酸受容体を優先的に認識する[34]。 この研究では、長期ホルモン療法を受けている患者から H1-K226M 変異を得ました。

NA タンパク質の活性は、インフルエンザ ウイルス感染の重要な要素です。 NA タンパク質のエピトープは、83 ～ 143、156 ～ 190、252 ～ 303、330、332、340 ～ 345、368、370、387 ～ 395、400、431 ～ 435、および 448 ～ 468 で構成されます。 NAタンパク質の酵素触媒部位には、酵素活性の中心部位（R118、D151、R152、R225、E277、R293、R368、Y402）および補助部位（E119、R156、W179、S180、D/N199、I223、 E228、H275、E278、N295、E425) [35]。 この研究では、A(H1N1)pdm09 ウイルスの NA は 12 の重要な置換を示し、N222K と G298A は酵素活性中心に近いことがわかりました。 これらの置換のうち、I99V、G298A、S340F、および N341D は過去に報告されていません。 NA-I99V と G298A は HA-A158E の肺がん化学療法患者 1 名に出現し、HA-M274I の白血病患者 1 名に S340F が出現しました。 A(H1N1)pdm09 に HA-A158E、NA-I99V、NA-G298A の変異が同時に存在する患者には、インフルエンザ関連の合併症はありませんでした。 しかし、HA-M274I と NA-S340F の同時変異を持つ患者は肺炎と ARDS を合併し、ICU に入院しました。 HA と NA には相補的効果と拮抗的効果があります。 HA と SA の結合親和性と NA 酵素活性の両方が HA と NA の間のバランスを崩す可能性がありますが、HA 遺伝子と NA 遺伝子の同時発生変異がそのような不均衡を補う可能性があり [34、36、37、38]、これにはさらなる研究が必要です。

1 つの NA-H275Y 変異と 2 つの NA-R292K 変異が見つかりました。これは、私たちのチームが H275 および R292 部位で薬剤耐性変異を発見したのは初めてでした。 オセルタミビルが正しく結合するには、NA が再配置されてポケットを形成する必要があり、再配置の鍵は R225 に結合するための E277 の回転です。 ビトロモデリングおよびX線結晶構造解析は、H275YがE277残基の回転を阻害し、それによってポケットの形成を防止することを示した[39]。 今回の研究では、R292K変異を持つウイルス株にE277K変異が伴うことが判明した。 耐性メカニズムが H275Y のメカニズムと類似しているかどうかについては、さらなる研究が必要です。 NAI の影響に加えて、インフルエンザ ウイルスの NA サブタイプも変異に寄与する可能性があります。 H275Y は A (H1N1) や A (H5N1) などの N1 サブタイプで優勢ですが、R292K は A(H3N2) ウイルスのオセルタミビル耐性の分子マーカーです [40、41]。 免疫抑制されたインフルエンザ患者はウイルス排出時間が長く、ノイラミニダーゼ阻害剤への長期曝露により薬剤耐性変異体の選択が促進される可能性がある[42、43]。 この研究では、A(H1N1)pdm09のNA-H275Yは、再生不良性貧血を有するHSCT患者に由来し、インフルエンザ検出前にオセルタミビルに曝露され、重感染、肺炎、ARDSを合併し、ICUに入院した。 A(H3N2) の NA-R292K は、それぞれ造血器悪性腫瘍と乳がんの化学療法を受けている患者に由来しました。 これら 2 人の患者はいずれも、インフルエンザが検出される前にノイラミナーゼ阻害剤への曝露歴はありませんでした。 オセルタミビル耐性 A(H1N1)pdm09 の症例は、当初は主にオセルタミビル治療を受けている免疫不全患者に出現しましたが、2010 年から 2011 年のインフルエンザシーズン後半には英国および世界の他の地域でオセルタミビル耐性患者の数が増加していることが判明しました。オセルタミビルの使用歴はない[44]。 ペラミビルはオセルタミビルと同様の方法でシアル酸残基に結合し、H275Y 変異の影響を受けるため、2 つの NAI の組み合わせは推奨されません [45]。 以前の研究では、免疫抑制患者に対してNAIの2倍用量の適用が推奨されていた[19]が、現在の研究では、NAIを2倍用量で投与された患者は良好な耐性を示すが、ウイルス学的または臨床的利点は観察されないことが判明した[46、47、48]。 症状が持続し、特に免疫抑制患者においてウイルス検査で一貫して陽性となった場合、より長期の治療が検討される可能性があります[23]。 NA の構造のいくつかの違いにより、インフルエンザ A(H3N2) はインフルエンザ A(H1N1)pdm09 よりも NAI 耐性を示す可能性が低く、一般に NA 酵素機能の重大な損失やウイルス適応度の低下にはつながりません [44]。 この研究における R292K 変異を持つ患者の臨床転帰はこれと一致していました。

この研究は、A型インフルエンザ感染症の免疫抑制患者における遺伝子進化とHAおよびNAのアミノ酸変異に関する完全かつ包括的なデータを提供し、HAおよびNAの主要なアミノ酸変異の臨床的特徴を説明した。 A(H1N1)pdm09 ウイルスと A(H3N2) ウイルスは、免疫抑制患者と免疫正常患者の間で、HA と NA の同様の進化系統パターンを示しました。 免疫正常患者と免疫抑制患者の両方にはいくつかの重要な置換があり、特にウイルス抗原に影響を与える可能性のある置換は注意して監視する必要があります。 ただし、この研究の数は確固たる結論を導くのに十分ではない可能性があり、我々の発見を確認し拡張するには、より大きなサンプルサイズでのさらなる研究が必要となるでしょう。

現在の研究で使用および/または分析されたデータセットは、合理的な要求に応じて責任著者から入手できます。

疾病管理予防センター

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リファレンスをダウンロードする

この研究への貢献に感謝します。

この研究は、国家重点臨床専門分野構築プロジェクト、北京重点臨床専門分野構築プロジェクト、北京大学人民病院の研究開発基金（助成金番号 RD 2016-14）によって支援されました。 資金提供者は、研究の設計、データの収集と分析、出版の決定、または原稿の準備には何の役割もありませんでした。

Yafen Liu と Yue Wang はこの研究に同等に貢献しました

北京大学肝臓学研究所、北京大学人民病院感染症科、No. 11, Xizhimen South Street, Xicheng District, Beijing, 100044, China People's Republic

Yafen Liu、Yue Wang、Yanxin Wang、Huan Mai、YuanYuan Chen、Yifan Zhang、Yan Gao

北京大学肝臓学研究所、北京大学人民病院、No. 11、Xizhimen South Street、Xicheng District、Beijing、100044、中華人民共和国

Ying Ji & Xu Cong

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YFLとYWは実験に参加し、データを分析しました。 YG は研究を考案、設計し、原稿の修正を支援しました。 YXW、HM、XC が実験の実施に協力してくれました。 YYC と YFZ はデータの収集と分析を支援しました。 YJはサンプルを収集、輸送、保存しました。 原稿の最初の草稿は YFL によって書かれ、すべての著者が原稿の以前のバージョンにコメントしました。 著者全員が最終原稿を読んで承認しました。

ヤン・ガオへの通信。

研究プロトコルはヘルシンキ宣言のガイドラインに従っており、北京大学人民病院の倫理委員会によって承認されました（PKUPH、IRB No. 2016PHB100-01）。 私たちは各参加者に研究の詳細を説明し、研究に参加する前にすべての参加者から書面によるインフォームドコンセントを得ました。 鼻サンプルと医療データは匿名で収集され、分析されました。

適用できない。

著者らは、競合する利益を持たないことを宣言します。

シュプリンガー ネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

。 ワクチン株と比較した、Apdm09 の HA 遺伝子と NA 遺伝子のヌクレオチド類似性。

。 ワクチン株と比較した、Apdm09 の HA 遺伝子と NA 遺伝子のアミノ酸類似性。

。 ワクチン株と比較した、A の HA および NA 遺伝子のヌクレオチド類似性。

。 ワクチン株と比較したAのHAおよびNA遺伝子のアミノ酸類似性

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転載と許可

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受信日: 2023 年 3 月 12 日

受理日: 2023 年 5 月 9 日

公開日: 2023 年 5 月 26 日

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