塞拉利昂2025年猴痘疫情的基因组流行病学研究

《Nature Medicine》：Genomic epidemiology of the 2025 mpox epidemic in Sierra Leone

　　

猴痘是一种由猴痘病毒引起的重新出现的人畜共患病，近年来已在多个国家引发疫情。塞拉利昂于2025年1月报告了8年来的首例猴痘病例，并迅速成为大陆疫情的震中，截至8月已确诊超过5000例病例，其起源、时间和驱动因素未知。利用来自14个地区的338个基因组进行的系统发育动力学分析表明，此次疫情是由源自尼日利亚流行谱系的谱系G.1（A.2.2.1）引起的。研究人员在此观察到了强烈的APOBEC3突变富集，这与持续的人际传播相一致，该传播在2025年1月首例确诊病例前未被发现地循环了约3个月。西部地区城市区是全国范围内传播和持续存在的核心枢纽，并发生了多次国际输出事件。研究人员进一步估计，真实的疫情规模接近官方病例数的两倍，凸显了巨大的监测缺口。这些发现强调了在整个西非加强基因组和诊断监测系统的迫切性，以预防疫情。

研究背景与问题

猴痘是一种由猴痘病毒引起、重新出现的人畜共患病，近年来在全球多地引发疫情。猴痘病毒主要分为I分支和II分支。其中，IIb分支自2014年在尼日利亚出现持续人际传播以来，导致了包括2022年全球多国疫情在内的多次暴发。塞拉利昂在2025年1月报告了8年来的首例猴痘病例后，疫情迅速加剧，成为非洲大陆的疫情中心。然而，此次塞拉利昂疫情的病毒起源、传播动力学、实际规模及其驱动因素均不明确。基因组数据，特别是来自塞拉利昂及其邻国的完整基因组数据有限，阻碍了对传播动态关键问题的解答。因此，开展深入的基因组流行病学研究，对于阐明疫情起源、评估传播模式、并指导公共卫生应对策略至关重要。

研究概述与意义

本研究针对2025年塞拉利昂猴痘疫情，开展了系统的基因组流行病学调查。研究人员对2025年1月10日至8月3日期间，从塞拉利昂14个地区收集的样本，生成了338个高质量的猴痘病毒基因组，并结合公开数据进行了系统发育、系统发育动力学和系统发育地理学分析。研究明确了引发疫情的病毒谱系，追溯了其起源与传播路径，估算了疫情的真实规模与关键流行病学参数，并揭示了病毒在全国及国际范围内的扩散模式。该研究发表于《自然-医学》（Nature Medicine）期刊，其发现不仅为理解此次特定疫情提供了关键证据，也凸显了在西非地区加强基因组监测和能力建设的紧迫性，对预防和控制未来猴痘及其他新发传染病疫情具有重要意义。

关键技术方法

为开展研究，研究人员主要运用了以下关键技术方法：1. 样本收集与测序：在疫情响应监测框架下，于2025年1月10日至8月3日期间，从塞拉利昂14个地区（包括西部地区城市、凯内马、洛科港等）收集临床样本。样本在中央公共卫生参考实验室、凯内马政府医院病毒性出血热实验室及达喀尔巴斯德研究所移动实验室进行核酸提取和猴痘病毒PCR检测。2. 基因组测序与组装：对PCR检测阳性且循环阈值（C_t）≤30的样本，采用基于探针捕获（Illumina Viral Surveillance Panel 2.0）或扩增子测序的方法，在Illumina（MiniSeq, MiSeq, iSeq100）或牛津纳米孔技术平台进行下一代测序。通过BWA-MEM等工具将测序读段比对至IIb分支参考基因组，并使用iVar等工具进行一致性序列组装，获得338个高质量基因组（覆盖率>60%，深度25–8,100×）。3. 系统发育与进化分析：使用Squirrel软件包和IQ-TREE 2对所有基因组进行比对和质量控制，构建系统发育树。通过祖先状态重建量化APOBEC3特征性突变（TC→TT或GA→AA）的比例。4. 系统发育动力学与系统发育地理学分析：使用BEAST X软件进行贝叶斯系统发育动力学分析，估算谱系起源时间、有效种群大小变化和倍增时间。利用JUNIPER软件进行疫情重建，推断总疫情规模、采样比例和个体间传播网络。同时，采用离散和连续的贝叶斯系统发育地理学方法，结合马尔可夫跳跃计数，重建病毒在塞拉利昂各地区间的传播历史、引入次数和传播链持续时间。

研究结果

新的G.1谱系驱动了塞拉利昂的疫情

系统发育分析显示，塞拉利昂疫情由一个新的、单系群的猴痘病毒谱系引起。该谱系在已建立的命名体系中被指定为G.1（别名A.2.2.1），属于IIb分支/sh2017谱系A.2.2的后代。对G.1谱系内部重建的单核苷酸多态性分析显示，约85%的突变为APOBEC3编辑特征突变，这为G.1谱系源于持续人际传播而非反复的动物溢出感染提供了强有力的基因组证据。

G.1谱系源自西非流行的谱系

系统发育分析表明，G.1谱系嵌套在主要于美国采样的A.2.2谱系内部，但其最接近的亲缘序列来自多哥。G.1谱系主干分支上积累了9个APOBEC3样突变，根据已知突变累积速率估算，其与祖先A.2.2谱系的分化时间大约在18个月前，为病毒引入塞拉利昂的时间提供了一个下限。尽管缺乏直接的尼日利亚A.2.2样本，但现有证据表明G.1和美国发现的A.2.2序列均源于尼日利亚起源的A.2.2谱系。研究还发现了从塞拉利昂向美国、德国和几内亚的多个病毒输出事件，表明当地存在活跃传播。

G.1谱系于2024年9月下旬出现

贝叶斯系统发育动力学分析估计，G.1谱系的最晚共同祖先时间约为2024年9月27日。这表明该谱系在2025年1月初被检测到之前，已在塞拉利昂或某个未采样地点未被发现地传播了大约3个月。该谱系的估计倍增时间约为3周，与观测到的发病率快速上升一致。利用JUNIPER进行的疫情重建推断，总疫情规模约为10,400例，是实验室确诊病例数的近两倍，采样比例仅为3.3%，揭示了巨大的监测缺口。

G.1谱系在西部地区城市区建立

离散系统发育地理学重建表明，G.1谱系极有可能在西部地区城市区建立，该地区是疫情的主要枢纽。马尔可夫跳跃计数分析显示，西部地区城市区是全国病毒传播的主要来源，估计产生了71次向其他地区的引入事件，远高于其他任何地区。疫情早期，病毒从西部地区城市区向外扩散至凯内马、博城、洛科港等地；后期，凯内马成为次要传播枢纽。连续系统发育地理学分析结果与此一致。

西部地区城市区的持续传播驱动了疫情

对传播链持续时间的分析显示，西部地区城市区从疫情出现之初就存在持续的本地传播链。在2025年1月首例病例被检测到时，活跃的传播链已在至少四个地区建立。从2025年3月开始，共循环的传播链数量急剧增加，与病例数的上升相符。传播链的持续时间与疫情阶段呈强负相关，反映了后期公共卫生干预措施（如疫苗接种、强制隔离）的效果。尽管干预后传播链持续时间缩短，但西部地区城市区在整个采样期间始终保持持续传播，是全国疫情持久化的核心驱动因素。

讨论与结论

猴痘仍然是一个重要且不断演变的公共卫生威胁，I分支和II分支病毒均表现出持续的人际传播能力。本研究证实，引发2025年塞拉利昂疫情的G.1谱系是IIb分支病毒持续人际传播的又一例证。其快速扩张主要受人口动态和网络连通性驱动，而非病毒传播力增强的遗传证据。

研究结论强调：

1. 1.
   疫情起源与传播：G.1谱系极有可能在塞拉利昂西部地区城市区建立，并在被检测前已隐秘传播约3个月。该地区是全国传播的主要和持久来源。
2. 2.
   监测缺口：真实的疫情规模几乎是官方确诊病例数的两倍，表明监测系统存在重大缺口，仅检测到约一半的实际病例。
3. 3.
   干预有效性：疫情高峰后的下降与疫苗接种、强制隔离等分层、及时的干预措施的实施密切相关，凸显了有效病例隔离结合强力监测对控制传播的重要性。
4. 4.
   对公共卫生的启示：这些发现强调了在西非加强早期预警监测、诊断可及性和实时基因组测序能力的紧迫性。提高前线能力，包括对医护人员的培训、社区病例发现和去中心化诊断，对于将监测数据转化为有效疫情控制至关重要。公平地获得诊断工具、疫苗和药物是防止猴痘及其他人畜共患病病原体在非洲持续出现和传播的关键。