《The Lancet Microbe》：Spatiotemporal patterns of Rift Valley fever virus in Africa: a retrospective genomic epidemiology and phylodynamic modelling study
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为理解裂谷热病毒（RVFV）在非洲的持续扩散与进化机制，研究者综合了基因组数据与系统地理动力学模型，追溯了其主要谱系（特别是C谱系）的起源与传播轨迹。结果表明，该谱系在20世纪70年代中期起源于津巴布韦，随后迅速向东非及阿拉伯半岛扩散，呈现出高扩散系数及在流行间期的持续演化，突出了在土地利用和气候变化背景下加强基因组监测的必要性。
裂谷热（Rift Valley fever, RVF）是一种由裂谷热病毒（Rift Valley fever virus, RVFV）引起的蚊媒人畜共患病，在家养反刍动物中可导致高死亡率和流产率，对人类健康也构成重大威胁。自1931年在肯尼亚首次发现以来，该病毒已从最初的大裂谷地区扩散至非洲大陆及阿拉伯半岛的至少13个国家，并被世界卫生组织列为具有大流行潜力的病原体。尽管临床监测报告众多，但驱动疫情暴发、特别是病毒在流行间期（interepidemic periods, IEPs）如何持续存在和演化的机制仍不完全清楚。理解病毒的进化轨迹和空间扩散模式，对于预测其未来传播、评估新地区成为地方性疫点的风险，以及制定有效的防控策略至关重要。特别是，病毒在看似平静的间歇期是否仍在“暗流涌动”，积累着可能导致下一次暴发的关键变异，是亟待回答的科学问题。
为解决上述问题，一篇题为《非洲裂谷热病毒的时空传播模式：一项回顾性基因组流行病学与系统地理动力学模型研究》的论文在《The Lancet Microbe》期刊发表。该研究由国际牲畜研究所（International Livestock Research Institute, ILRI）等机构的研究人员主导，旨在通过整合最新的基因组数据和系统地理学分析，深入探究RVFV在非洲的进化特征、传播动力学及潜在的环境驱动因素。
为开展此项研究，研究人员采用了多项关键生物信息学和计算生物学技术。研究设计为回顾性基因组流行病学研究，样本来源包括从美国国家生物技术信息中心（NCBI）GenBank数据库获取的公共基因组序列，以及研究团队在ILRI内罗毕基因组实验室新生成的来自布隆迪、肯尼亚和卢旺达疫情暴发期间的人类和牲畜分离株的序列。主要分析方法包括：分子钟分析，以估算病毒进化速率和共同祖先时间；系统发育推断，以明确不同病毒谱系的亲缘关系；连续系统地理重建，以模拟病毒在空间上的连续扩散轨迹；以及景观系统地理学，用以评估环境因素（如土地利用、人口密度）与病毒扩散速度之间的潜在关联。分析时，鉴于病毒基因组可能发生重配，研究对RVFV的三个基因组片段（大片段L、中片段M、小片段S）分别进行了独立分析。
研究结果
基因组数据集与谱系分布
本研究构建的全球RVFV数据集包含L、M、S片段的基因组序列分别为236、237和247条。谱系鉴定显示，C谱系是非洲最流行的RVFV谱系（在M片段中占比48.52%），主要分布于东非；H谱系更常见于南非；A谱系则与北非（如埃及）的疫情相关。这表明病毒谱系具有明显的地理聚集性。
进化历史与速率
根到尖回归分析显示遗传分歧与采样日期之间存在强烈的时序信号，支持进行分子钟分析。分子钟分析估计RVFV的最晚共同祖先时间约在1918年。对于占据主导地位的C谱系，其最晚共同祖先时间估计在20世纪70年代中期。进一步分析显示，C谱系的进化速率在L、M、S片段分别为每年每站点3.58×10-4、5.07×10-4和9.76×10-4次替换，其中非结构蛋白（小片段）的进化速率最高，提示可能与免疫逃逸等功能相关。
起源与时空扩散路径
连续系统地理重建清晰地描绘了C谱系的扩散历史。该谱系最可能于20世纪70年代中期起源于津巴布韦（如卡多马、哈拉雷等地）。随后，病毒在1983年左右传入肯尼亚的鲁伊鲁，并在1990年代传入马达加斯加，2000年代初期传入阿拉伯半岛和南非。进入21世纪后，该谱系在肯尼亚持续存在，并进一步扩散至坦桑尼亚、苏丹等邻国。近期在卢旺达（2018年）和布隆迪（2022年）的暴发，其病毒很可能源自肯尼亚，经由乌干达传播而来。分析将津巴布韦定位为C谱系的起源地，而肯尼亚则在随后的东非传播中扮演了核心枢纽角色。
扩散动力学与种群变化
量化分析显示，C谱系表现出极高的空间扩散能力，其加权扩散系数（weighted diffusion coefficient, WDC）超过每年50，000平方公里，波前距离从其起源地扩展超过6000公里。病毒的有效种群规模动态显示，在1997-98年及2006-07年等已知大规模疫情暴发期间，种群规模出现显著峰值，而在疫情间歇期则有所下降。这种周期性扩张与病毒的地理扩散事件在时间上高度吻合。
环境因素关联
景观系统地理学分析表明，采样到的病毒谱系更可能在耕地和人口密度较高的城市景观中传播，但这可能反映了采样偏差。在评估环境阻力时，仅在小片段的分析中一致观察到初级非森林区域可能对病毒扩散构成阻力，而在L和M片段的分析中未发现此关联，表明环境因素的影响可能有限或具有背景依赖性。
研究结论与意义
本研究通过整合基因组学与系统地理动力学模型，首次系统揭示了RVFV C谱系在非洲的完整进化与扩散叙事。核心结论是：C谱系自20世纪70年代中期在津巴布韦起源后，表现出持续的活跃进化和快速的地理扩张能力，其传播呈现出约10-15年的周期性，与主要疫情暴发事件同步。该谱系不仅在疫情暴发期广泛传播，更关键的是，它在流行间期持续存在并分化出多个亚谱系，这表明“隐性传播”是病毒维持和演化的关键环节。
这项研究的意义重大。首先，它明确了C谱系作为当前非洲RVFV传播主要驱动者的地位，并精准追溯了其跨地区传播路径，为预测未来高风险区域提供了科学依据。其次，研究证实病毒在流行间期并未消失，而是在持续进化，这强调了在非疫情时期加强基于基因组学的主动监测的重要性，以发现可能影响病毒传播力或致病力的适应性突变。最后，研究展示了将基因组数据、时空信息与环境变量相结合的分析框架的强大能力，这种“基因组流行病学”方法能够揭示传统流行病学难以捕捉的病毒传播动态和进化模式。
尽管存在基因组数据在部分地区和年代仍有缺失、样本可能存在地理偏差等局限性，但本研究无疑为理解RVFV这一重要人畜共患病原体的生态学和进化提供了关键见解。它指出，国际牲畜贸易、跨境动物移动以及气候变化等因素将继续影响RVFV的传播格局。因此，建立覆盖更广、更持续的基因组监测网络，并将其纳入公共卫生和动物卫生决策系统，对于应对RVF这一持续的威胁至关重要。
