巴西H1N1pdm09流感病毒传播的十年系统发育动力学重建:进化动态与基因组监测新视角

《Emerging Microbes & Infections》:Phylodynamic Reconstruction of H1N1pdm09 Influenza Virus Transmission in Brazil: A Decade of Evolutionary Dynamics

【字体: 时间:2026年01月22日 来源:Emerging Microbes & Infections 7.5

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  本研究通过全国协作的基因组监测(2014-2024年),首次系统重建了巴西H1N1pdm09流感病毒的时空传播模式。研究揭示该病毒在巴西呈现持续循环与多次独立传入并存的特征,东南部为主要传播枢纽,并发现COVID-19大流行后优势谱系6B.1A.5a.2a.1的扩张与内部基因重配事件相关。全基因组分析显示表面抗原(HA/NA)与内部基因(NS/MP)存在差异化进化压力,为热带地区流感防控提供了关键科学依据。

  
流行病学和基因组特征
研究团队通过对2020年至2024年巴西全国样本进行测序,获得597条H1N1pdm09全基因组序列,覆盖全部五个宏观区域。基因组特征显示研究期间共存6个不同谱系,2020年初以6B.1A.5a及其衍生谱系为主。COVID-19大流行导致2020年中至2022年中的基因组获取数量显著下降,2022年后谱系6B.1A.5a.2a及其后代6B.1A.5a.2a.1成为优势病毒。感染者年龄分布以21-65岁成年人为主(63%),其中36-50岁占比最高(25%),性别分布整体均衡。
系统发育分析与进化动态
通过整合全球参考数据集(共6,781条序列),时间校准系统发育分析表明巴西存在持续的H1N1pdm09多谱系共循环,并伴随频繁的国际病毒引入。祖先状态重建推断出约270次独立传入事件,主要源自欧洲。国内传播网络显示东南部是主要播散枢纽(占54.8%),南部是重要输入区域。COVID-19相关旅行限制导致2020年后国际传播事件骤减,2022年后逐渐恢复至大流行前水平。
种群动态与进化更替
时间尺度系统发育和贝叶斯天际线图分析显示,病毒有效种群规模在2016年(6B.1和6B.1A谱系流行)和2023年(6B.1A.5a.2a.1谱系扩张)出现两个高峰。大流行期间(2020-2021年)种群规模保持低位,2022年后随着防控措施放松出现反弹。血统持久性分析表明优势谱系更替周期通常为1-3.5年,而6B.1A.5a.2a和6B.1A.5a.2a.1表现出最长持续循环时间。
选择压力与重配事件
选择压力分析显示聚合酶基因(PB2、PB1、PA)及NP、M1等核心蛋白受到强纯化选择(dN/dS≤0.21),而NS和M2基因呈现阶段性正选择信号。HA和NA基因显示中等选择压力(dN/dS≈0.2-0.3),但呈现互补性波动模式。位点特异性分析发现HA抗原位点(位点6、158等)和M2耐药相关位点(位点21、23)存在正选择特征。基因组拓扑结构比较发现HA与内部基因(特别是NP、MP、NS)存在显著不一致(RF距离0.85-0.87),谱系6B.1A.5a.2a和6B.1A.5a.2a.1中重配信号尤为明显,表明基因重配可能促进病毒适应性进化。
讨论
研究揭示了巴西H1N1pdm09病毒通过国际引入、区域性传播和基因重配维持持续循环的复杂模式。COVID-19大流行造成的"免疫负债"可能促进了2022年后病毒 resurgence,而工作年龄成年人的高感染负担提示需要优化疫苗接种策略。全基因组监测不仅捕获了表面抗原变异,还揭示了内部基因重配和差异化进化压力,凸显其在流感疫苗株选择和疫情防控中的重要价值。该研究展示了巴西建立的国家基因组监测网络在提升热带地区传染病应对能力方面的关键作用。
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