《Virologica Sinica》:Genomic Evidence of HMPV Resurgence in Beijing: Clade B2 Triggers the 2024 Winter Epidemic Peak
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本研究针对2024年末北京地区人偏肺病毒(hMPV)异常高发态势,通过基因组进化分析揭示其流行驱动因素。研究发现导致此次疫情高峰的主要为B2分支中的谱系Ⅰ病毒株,其CAP发生率和住院率显著低于其他分支,且携带F、G蛋白特异性突变。该研究为hMPV的防控和疫苗研发提供了关键科学依据。
冬季的北京街头,咳嗽声此起彼伏。2024年末,一种名为人偏肺病毒(human metapneumovirus, hMPV)的呼吸道病原体引发了前所未有的感染高峰,检测率飙升至3.08%,创下十年来的最高纪录。这波异常疫情引起了全球公共卫生领域的密切关注:是否出现了具有更强传播力或致病性的新变异株?为解答这一关键问题,北京市疾病预防控制中心的研究团队开展了为期十年的基因组流行病学研究,相关成果发表于《Virologica Sinica》。
研究人员利用北京市呼吸道病原监测系统(Respiratory Pathogen Surveillance System, RPSS)2014-2024年收集的79,793例急性呼吸道感染病例样本,通过新一代测序技术获得了348株高质量hMPV全基因组序列。研究采用系统发育动力学、种群动态和突变分析等方法,深入解析了hMPV在北京地区的进化特征和流行规律。
关键技术方法包括:基于RPSS的持续性哨点医院监测网络、杂交捕获富集结合Illumina NovaSeq 6000平台的全基因组测序、Nextclade系统发育分析、BEAST贝叶斯天空线模型构建种群动态历史、以及FUBAR正选择分析等。
enrolled patients and epidemiological analyses
研究显示hMPV在北京呈现明显冬季流行特征(12月至次年4月)。2024年11-12月期间,hMPV检测率显著增加至0.96%-3.08%,为过去十年最高水平。测序样本覆盖所有年龄段患者,其中5岁以下儿童占比最高(42.9%),可能与该人群病毒载量较高有关。
temporal dynamics and clinical characteristics of hMPV clades
基因组进化分析显示,所有hMPV毒株分属四个已知分支:A2b2、A2b1、B1和B2。2024年前A2b2为优势分支,但2024年末疫情中B2分支取代率达96.7%。值得注意的是,2024年冬季流行的B2分支所致社区获得性肺炎(community-acquired pneumonia, CAP)比例(31.0%)和住院率(12.1%)均显著低于其他分支,提示其致病性相对较弱。
phylodynamic and phylogenetic analysis
系统发育动力学分析发现,B2分支的有效种群规模在2022年末中国优化动态清零政策后明显下降,而在后疫情II期初期显著增加。进一步分析显示,2024年末93.1%的B2毒株属于一个系统发育独立的谱系(谱系Ⅰ),而该谱系在其他时期的出现频率仅为22.73%,表明谱系Ⅰ是驱动此次疫情高峰的主要因素。
amino acid variation analysis
谱系Ⅰ病毒在F、SH、G和L基因中携带8个独特的非同义突变,其中SH蛋白的L19I和G蛋白的P70Q为谱系Ⅰ的标志性突变(出现频率100%)。正选择分析鉴定出20个正选择位点(F蛋白1个、SH蛋白4个、G蛋白15个),提示这些基因区域可能受到免疫压力驱动进化。特别值得注意的是,F蛋白的L36H位于抗体识别的关键保守残基,而F179S位于抗原位点?,这些突变可能影响中和抗体识别。
研究结论表明,北京2024年末hMPV疫情高峰主要由B2分支的谱系Ⅰ驱动,而非新变异株的出现。疫情反弹可能是易感人群积累、分支转换后交叉免疫不足以及病毒特异性突变等因素共同作用的结果。谱系Ⅰ病毒虽然传播力增强,但临床表现相对温和。该研究强调了持续开展呼吸道病毒基因组监测的重要性,为hMPV疫苗设计和抗病毒药物研发提供了关键分子特征数据,对应对未来呼吸道传染病威胁具有重要指导意义。