A(H2N2)和A(H3N2)流感大流行引发了针对禽类N2神经氨酸酶的持久交叉反应性和保护性抗体。

A(H2N2) and A(H3N2) influenza pandemics elicited durable cross-reactive and protective antibodies against avian N2 neuraminidases.

作者信息Zaolan Liang, Xia Lin, Lihong Sun, Kimberly M Edwards, Wenjun Song, Hailiang Sun, Yanmin Xie, Fangmei Lin, Shiman Ling, Tingting Liang, Biying Xiao, Jiaqi Wang, Min Li, Chin-Yu Leung, Huachen Zhu, Nisha Bhandari, Raghavan Varadarajan, Min Z Levine, Malik Peiris, Robert Webster, Vijaykrishna Dhanasekaran, Nancy H L Leung, Benjamin J Cowling, Richard J Webby, Mariette Ducatez, Mark Zanin, Sook-San Wong
PMID38961067
发布时间2024-07-03
DOI10.1038/s41467-024-49884-9

实验完整度

研究包含人群血清学调查、系统发育分析、小鼠攻毒被动转移和初免-攻击实验等多个独立证据层级,并包含功能验证和机制验证。

主要模型

人血清样本(广州、CARES、EPI-HK队列) BALB/c小鼠 重组病毒(rgH6Nx、rgH3N2等)

重点核对

广州队列中不同年龄组(≤5、6-10、11-20、21-39、40-64、≥65岁)的N2抗体阳性率 BALB/c小鼠中被动转移人血清后的生存率和体重减轻 小鼠初免-攻击实验中的免疫剂量、攻毒病毒株、攻毒剂量 CARES队列中A(H3N2)感染前后的N2抗体滴度 EPI-HK队列中按出生年份分层的N2抗体滴度

摘要

人类感染禽流感病毒(AIV)的病例与年龄相关的疾病负担有关。由于流感病毒N2神经氨酸酶(NA)基因是在1957年大流行期间从禽类来源引入的,我们研究了N2抗体对A(H9N2) AIV的反应性。对健康个体的血清学调查显示,≥65岁个体中AIV N2抗体的比率最高。在雌性小鼠中,暴露于1968年大流行的N2(而非近期的N2)可保护其免受A(H9N2) AIV的攻击。在一些老年人中,感染当代A(H3N2)病毒可以唤起交叉反应性AIV NA抗体,显示出可辨别的人或禽NA型反应性。1957年之前出生的个体比1957年至1968年之间出生的个体具有更高的抗AIV N2滴度。抗AIV N2抗体滴度与1957年N2抗体滴度相关,表明暴露于A(H2N2)病毒有助于这种反应性。这些发现强调了神经氨酸酶免疫在人畜共患和大流行性流感风险评估中的关键作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
年龄相关的禽流感A(H9N2)病毒感染风险是否由历史上人类流感大流行(1957年A(H2N2)和1968年A(H3N2))产生的交叉反应性N2抗体所决定?
核心机制
个体首次暴露的流感病毒会塑造其免疫记忆,对抗原性相关的后续病毒株产生交叉反应性抗体;1957年和1968年大流行病毒株的N2与禽类N2具有较高的氨基酸相似性,因此产生的抗体可与禽类N2交叉反应并提供保护。
主要证据
人群血清学数据显示,≥65岁(出生于1957年前)个体对禽类N2抗体滴度最高,且与1968年N2抗体滴度相关;小鼠被动转移和初免-攻击实验表明,1968年N2抗体对A(H9N2)病毒攻击具有保护作用。
研究意义
作者提出,NA免疫力应在人畜共患流感病毒的风险评估中加以考虑,并可能解释与A(H9N2)病毒感染相关的年龄特异性发病率。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

系统发育和序列相似性分析

评估历史上人类N2和禽类N2之间的进化关系及氨基酸序列相似性。

分析了103条人类和禽类N2基因序列,构建最大似然系统发育树,并进行成对氨基酸序列相似性比较。

2

年龄分层血清学调查

评估不同年龄组个体对禽类N2和人类N2的抗体反应模式。

对广州队列(120份血清样本,6个年龄组)和EPI-HK队列(105份血清样本)进行HI和NI抗体检测。

3

被动转移-攻毒实验

评估人血清中交叉反应性N2抗体对A(H9N2)病毒攻击的保护作用。

收集不同年龄组的混合人血清,通过腹腔注射转移给BALB/c小鼠,18小时后用A/chicken/Zhejiang/198/2019 (H9N2)病毒攻击,监测体重和生存率。

4

初免-攻击实验

验证1968年N2免疫是否提供对禽类N2的交叉反应性抗体和保护作用。

用不同病毒(AI68、rgH3N2-SG16、rgH1N1-MI15或rgH6Nx系列)初免小鼠两次,然后用A/chicken/Zhejiang/198/2019 (H9N2)病毒攻击,评估抗体反应和病毒复制。

5

免疫血清被动转移实验

进一步确认AI68 N2抗体对禽类N2攻击的独立保护作用。

收集用rgH6N2-AI68等病毒免疫的小鼠血清,转移至未免疫的小鼠,然后用ZJ19攻击,监测体重和生存率。

6

CARES队列感染前后抗体反应分析

探究季节性A(H3N2)感染能否唤起交叉反应性禽类NA抗体。

分析43名经PCR确诊的A(H3N2)感染老年人(60-88岁)基线及感染后血清中针对多种NA亚型的NI抗体滴度变化。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
狗肾细胞系(MDCK)----
最低必需培养基----
胎牛血清Thermo Fisher Scientific--
受体破坏酶Denka Seiken--
豚鼠红细胞Guangzhou Ruite Biotechnology Co., Ltd.--
胎球蛋白BIO-RAD--
辣根过氧化物酶标记的花生凝集素Sigma--
重组全长HA蛋白Sinobiologicals--
抗人IgG二抗Biossbs-0297G-HRP
抗鼠IgG二抗Biossbs-0296G-HRP
吐温-20----
胎牛血清Lonsera--
pHW2000质粒----
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
TissueLyser II组织破碎仪QIAGEN--
GraphPad Prism软件----
R软件----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
人群血清学调查
年龄分组标准,样本量(广州队列n=20/组,EPI-HK队列n=105),性别比例,采样时间,禽类暴露史,疫苗接种史
阅读提示:Methods: Human cohorts, Table 1
抗体检测
血清起始稀释度,血凝素抑制试验中红细胞类型,神经氨酸酶抑制试验中fetuin浓度、重组病毒浓度、孵育时间
阅读提示:Methods: Hemagglutination inhibition assay, Neuraminidase inhibition (NI) assay
被动转移-攻毒实验
小鼠品系、性别、年龄,血清转移体积,攻毒病毒株、剂量,监测时间
阅读提示:Methods: Human sera passive transfer-challenge mouse experiment, Fig. 2f, g
初免-攻击实验
初免病毒株及剂量,加强免疫时间,攻毒剂量,肺脏收取时间点,监测时间
阅读提示:Methods: Prime-challenge mouse experiment, Fig. 3, Fig. 4