流感病毒及流感疫苗研究進展一覽

本期為大家帶來流感病毒的最新研究進展，幫助大家了解科學家們正在如何通過進一步了解流感病毒來開發新的流感療法和流感疫苗。

近日，一項刊登在國際雜誌Nature Microbiology上的研究報告中，來自聖猶大兒童研究醫院的科學家們通過研究發現，流感病毒的功能或會類似"尼龍搭扣"（Velcro）一樣幫助常見的呼吸道細菌在呼吸道站穩腳跟。文章中，研究者首次發現，流感病毒能夠粘附在常見呼吸道細菌表面，並且會明顯增強細菌吸附到器官壁上的能力，相比僅感染細菌或流感病毒的小鼠而言，感染細菌-病毒複合體的小鼠往往死亡率較高。

研究者Jason Rosch博士說道，細菌似乎會利用流感病毒來裝飾其表面，從而在感染早期增強細菌吸附到呼吸道組織上的能力，在似乎也是在感染早期細菌和病毒互相協作促進感染的一種方式。相關研究結果有望幫助研究人員設計出更為有效的疫苗，此前研究人員發現，在腸道和器官中不同細菌和病毒之間或許會存在一種有益的相互作用。

研究者Rosch說道，細菌和病毒能夠通過相互作用而獲益，當感染者咳嗽或打噴嚏以及發生病原體傳播時，細菌和病毒就會以此搭順風車，它們會利用不同的受體來吸附到宿主呼吸系統組織中，從而通力合作引發患者病情加重。本文研究中的細菌通常存在於鼻腔中，其會擴散到感染患者的肺部組織從而引發肺炎或者耳道感染，而且流感病毒和細菌的直接作用也會促進病毒的擴散。

【2】Cell：人類抗體揭示流感病毒的潛在弱點

DOI： 10.1016/j.cell.2019.04.011

美國國立衛生研究院下屬的國家過敏與傳染病研究所(NIAID)資助的科學家們報告稱，流感病毒蛋白不斷變化的"頭部"有一個意想不到的致命弱點。研究小組發現並鑒定了一種自然產生的人類抗體的結構，這種抗體能識別並破壞病毒用來進入並感染細胞的部分血凝素(HA)蛋白。研究人員發現，這種名為FluA-20的抗體會與HA蛋白球狀頭部的一個區域緊密結合，而這個區域只有很短的時間才會被抗體攻擊。

田納西州納什維爾范德比爾特大學醫學中心教授James E. Crowe醫學博士和來自加州聖地亞哥斯克里普斯研究所(Scripps Research Institute)的Ian A. Wilson一起領導了這個研究小組。他們從一名多次接種流感疫苗的人身上分離出了FluA-20抗體。在一系列的實驗中，他們發現FluA-20可以"進入"HA三聚體分子中原本無法進入的部分，並使其分裂，從而防止病毒在細胞間傳播。

這一發現令人驚訝，因為這個三聚體HA區域被認為是穩定的，抗體無法進入。此外，這一區域與HA頭部的其他區域不同，在不同的菌株之間變化不大。因此從理論上講，針對這一精確區域的抗體療法對許多甲型流感病毒株都是有效的。同樣，設計用於誘導針對這一目標的抗體的疫苗可能提供對任何流感毒株的長期保護，潛在地消除了每年季節性流感疫苗接種的需要。

在小鼠研究中，當動物接觸四種不同的甲型流感病毒亞型時，FluA-20可以預防感染或疾病。實驗中使用的兩種病毒H1N1和H5N1是第一類流感亞型，而另外兩種病毒H3N2和H7N9屬於第二類。目前的流感疫苗必須含有來自這兩種亞型的病毒成分，才能引發匹配的抗體。一種能夠產生針對兩組病毒的強效抗體的單一疫苗可以提供廣泛的預防流感的長久保護。

【3】PNAS："低濕度"環境或是促進流感病毒傳播擴散的罪魁禍首

日前，一項發表在國際雜誌PNAS上的研究報告中，來自耶魯大學的科學家們通過研究揭示了為何在冬季人們更易感染流感患病且死亡，研究者發現罪魁禍首竟是低濕度（low humidity）。

我們都知道，低溫和低濕度能促進流感病毒擴散傳播，但並不清楚濕度下降對抵禦流感病毒感染的機體免疫系統會產生什麼樣的效應，研究者Akiko Iwasaki表示，我們通過對遺傳修飾抵禦病毒感染的小鼠進行研究解答了這個問題；文章中，研究者將小鼠全部置於相同溫度的箱子中，但濕度分為低濕度和正常濕度，隨後讓小鼠暴露於甲型流感病毒之中。

研究者發現，低濕度會以三種方式來阻礙小鼠機體的免疫反應，其會抑制機體纖毛移除病毒顆粒和粘液的能力，纖毛是呼吸道細胞中的毛髮樣結構；同時低濕度還能降低氣管細胞修復病毒所引發損傷的能力，而第三種方式則主要涉及干擾素，或病毒所感染細胞釋放的信號蛋白，後者能夠提醒附近的細胞抵禦病毒威脅，在低濕度的環境中，機體的先天性免疫防禦系統會失去功能。

研究者Iwasaki指出，我們揭示了為何流感病毒更易於在乾燥的空氣環境中流行傳播，當濕度下降時，流感的發生率和死亡率就會上升，如果在小鼠機體中的研究結果同樣適用於人類的話，研究者或許就能闡明季節性流感發生的潛在機制。研究者強調，濕度並不僅僅是流感爆發的唯一因素，是其應該在冬季所考慮到一個重要因素，在家庭、學校、工作環境甚至醫院環境中使用加濕器來增加空氣中的水蒸氣或能夠有效降低流感的感染風險和傳播率。

【4】Science：小分子JNJ4796有望抑制多種流感病毒

DOI ：10.1126/science.aar6221.

在一項新的研究中，來自荷蘭、美國和比利時的研究人員發現了一種模擬廣泛中和抗體行為的小分子。在這篇論文中，他們描述了他們對這種分子的研究以及它在小鼠體內抵抗流感方面的作用。

當前，流感疫苗的作用機制是刺激免疫系統，提醒它需要比身體更快地產生抗體，這讓身體幾乎立即開始抵抗感染，阻止這種感染變得嚴重。但是大多數人都知道，疫苗僅含有一定數量的被殺死的流感病毒，這意味著那些接種疫苗的人仍然面臨其他流感病毒變異株感染的風險。之前的研究已表明一般的抗流感抗體僅能夠靶向一種流感病毒變異株。但是近期的研究表明，還有其他類型的抗體在發揮作用，它們能夠靶向一種以上的流感病毒變異株，因而被稱為廣泛中和抗體。迄今為止，構建觸發這類抗體產生的疫苗的研究工作尚未取得很大成功。但是，它們導致以類似方式與流感病毒結合的蛋白的產生。在這項新的研究中，這些研究人員發現了一種模擬這類蛋白行為的小分子，不過它的優點是能夠在體內存活足夠長時間，從而足以找到流感病毒並阻止它。

為了找到這種分子，這些研究人員首先使用一種名為HB80.4的蛋白，這種蛋白經證實能夠與流感病毒結合，而且對它的密切研究揭示了它的結合機制。他們利用這些信息篩選了50多萬個小分子，旨在一種尋找能夠以同樣方式與流感病毒結合的小分子。最終，他們找到了一種稱為JNJ4796的小分子。這些研究人員將這種分子以藥片的形式給予感染了大劑量流感病毒的小鼠，從而對它進行測試。他們報道測試組中沒有一隻小鼠死亡，而對照組中的一半小鼠死掉了。他們還報道這種分子能夠中和人類支氣管細胞中的流感病毒。

【5】Nature：蛋白MHC-II介導蝙蝠甲型流感病毒跨物種感染

在一項新的研究中，來自瑞士蘇黎世大學和德國弗萊堡大學等研究機構的研究人員通過對易感細胞和非易感細胞進行轉錄組學分析並結合全基因組CRISPR-Cas9篩選，發現作為MHC-II（主要組織相容性複合物II型）分子，HLA-DR是蝙蝠HAV入侵的重要決定因素。相關研究結果發表在Nature期刊上，論文標題為"MHC class II proteins mediate cross-species entry of bat influenza viruses"。

通過基因手段剔除HLA-DRα鏈使得細胞對蝙蝠HAV感染具有抵抗性，然而HLA-DR在非易感細胞中的異位表達賦予了對蝙蝠HAV感染的易感性。表達來自蝙蝠物種、豬、小鼠或雞的MHC-II也賦予對蝙蝠HAV感染的易感性。值得注意的是，用蝙蝠HAV感染小鼠導致上呼吸道中強勁的病毒複製，而缺乏MHC-II的小鼠對這種感染具有抵抗性。

綜上所述，這些數據確定MHC-II為蝙蝠HAV入侵多種物種的關鍵調節因子，這使得蝙蝠HAV具有廣泛的脊椎動物趨向性。

【6】Nat Commun：科學家成功利用多股數據流和人工智慧技術來預測流感的暴發和傳播

流感具有高度的傳染性，其會隨著人們四處走動而迅速傳播，因此這就使得追蹤並且預測流感傳播活動成為了科學家們的一大挑戰；美國CDC會實時監測美國流感樣疾病患者的就診情況，這些信息可能要比實際時間滯後大約兩周；近日，一項刊登在國際雜誌Nature Communications上的研究報告中，來自波士頓兒童醫院的科學家們通過將兩種預測方法同機器學習技術（人工智慧技術）相結合就能成功評估本地的流感活動情況。

這種被稱為ARGONet的新方法被應用於2014年9月至2017年5月的流感季節，其要比研究人員此前開發的方法ARGO具有更高的準確率。研究者表示，在美國各州發布的傳統衛生保健報告前一周，ARGONet方法能對迄今為止的流感活動作出最準確的預測。

為了改善預測準確率，研究者所開發的ARGONet方法添加了第二個模塊，其能利用鄰近地區流感傳播的時空模式，同時該方法還基於這一事實，即流感在附近地區的存在或會增加特定地點發生疾病暴發的風險。這種機器學習系統能通過輸入兩種模型和實際流感數據來進行有效訓練，並幫助減少預測中的錯誤，該系統能持續評估每一種獨立方法的預測能力，並能重新校準這些信息應該如何用於進行對流感風險的預測。

【7】PLoS ONE：呼吸道微生物組或會影響機體對流感的易感性

DOI： 10.1371/journal.pone.0207898

近日，一項刊登在國際雜誌PLoS ONE上的研究報告中，來自密歇根大學的科學家們通過研究發現，特殊的呼吸道微生物組群落或與個體流感易感性的發生直接相關。作為引發流感的病原體，流感病毒主要會靶向攻擊呼吸道並感染其中的上皮細胞，鼻腔和咽喉的上皮細胞被複雜的細菌群落所包裹，因此研究者就假設，呼吸道中的微生物組或許會與流感病毒發生相互作用，從而在機體抵禦流感上扮演著關鍵角色。這項研究中，研究人員對在2012-2014年間登記的144個確診為流感的尼加拉瓜家庭進行研究，同時對所有家庭中的成年人和兒童進行了長達兩周的監測，研究人員對每個家庭進行了5次隨訪，並對所有家庭成員的呼吸道微生物進行樣本採集，同時對樣本中的流感病毒感染進行檢測，同時還記錄了參與者的癥狀日記。

利用統計學模型分析，研究者在每次隨訪過程中，將每個參與者的呼吸道微生物組分為五種不同的社區類型之一，儘管大約一半的參與者在隨訪期間機體的微生物組類型都發生了變化。隨後研究者將參與者的微生物組類型與其感染流感的可能性進行比較；研究者發現，在各個年齡組中，其中的一組呼吸道微生物組群落表現出了對流感敏感程度的降低，這類微生物組在嬰兒和幼兒中並不常見，相比大齡兒童和成年人而言，其似乎在嬰兒和幼兒群體中並不太穩定，這項研究中，研究人員並未闡明微生物組和流感易感性之間的因果關聯，但研究者指出，這些微生物組的差異或許能夠促進機體流感風險的增加。

研究者指出，後期研究中他們還需要深入研究闡明多名參與者機體中微生物組類型的高度變化是健康個體機體的正常改變，還是對流感暴露所產生的反應。儘管如此，研究者認為，這是他們進行的首個人類群體研究，研究結果發現，機體呼吸道微生物組或會影響個體對流感的易感性，而且鼻腔或咽喉中的微生物組或是未來開發有效抑制流感擴散的新型靶點。

【8】Cell：揭示流感病毒如何成功地從宿主細胞中逃逸出來

DOI： 10.1016/j.cell.2018.10.056

在一項新的研究中，為了解決這一挑戰，美國華盛頓大學聖路易斯分校工程與應用科學助理教授Michael Vahey和加州大學伯克利分校生物工程主任Daniel A. Fletcher採用一種不同的方法對流感病毒蛋白進行標記。具體而言，他們改進了一種通常用於對蛋白上的一個特定區域進行標記的方法，即"位點特異性標記（site-specific labeling）"：並不使用一種熒光蛋白，而是將長5到10個氨基酸的短肽序列插入到組成甲型流感病毒的蛋白中；在插入這些短肽序列後，加入酶和少量熒光染料，這些酶獲取不同的染料分子並將這些染料分子連接到流感病毒蛋白上，這樣就能夠觀察單個流感病毒蛋白，同時又不破壞它們的功能，也不破壞由它們組成的流感病毒。相關研究結果近期發表在Cell期刊上，論文標題"Low-Fidelity Assembly of Influenza A Virus Promotes Escape from Host Cells"。

令這兩名研究人員感興趣的流感病毒蛋白是血凝素（hemagglutinin， HA）和神經氨酸酶（neuraminidase， NA）。HA讓流感病毒附著到宿主細胞上，而NA讓這種病毒從宿主細胞中脫落下來，這樣它就能夠接著感染其他的宿主細胞。利用這種位點特異性標記方法，Vahey和Fletcher開展實驗旨在了解在單個流感病毒中觀察到的變異是否可能具有適應性而有助於這種病毒傳播感染。他們研究了從宿主細胞中釋放的各種流感病毒，其中的一些流感病毒接受一種阻止NA發揮作用從而阻止病毒從宿主細胞中釋放出來的物質---一種NA抑製劑---治療。這就是抗病毒藥物達菲（Tamiflu）的作用方式。如果流感病毒不能從宿主細胞中釋放出來，它就不能傳播和增殖。他們隨後比較了從未接受這種NA抑製劑處理的宿主細胞中釋放出來的病毒顆粒和從接受這種NA抑製劑處理的宿主細胞中釋放出來的病毒顆粒。

令這兩名研究人員感興趣的流感病毒蛋白是血凝素（hemagglutinin， HA）和神經氨酸酶（neuraminidase， NA）。HA讓流感病毒附著到宿主細胞上，而NA讓這種病毒從宿主細胞中脫落下來，這樣它就能夠接著感染其他的宿主細胞。利用這種位點特異性標記方法，Vahey和Fletcher開展實驗旨在了解在單個流感病毒中觀察到的變異是否可能具有適應性而有助於這種病毒傳播感染。他們研究了從宿主細胞中釋放的各種流感病毒，其中的一些流感病毒接受一種阻止NA發揮作用從而阻止病毒從宿主細胞中釋放出來的物質---一種NA抑製劑---治療。這就是抗病毒藥物達菲（Tamiflu）的作用方式。如果流感病毒不能從宿主細胞中釋放出來，它就不能傳播和增殖。他們隨後比較了從未接受這種NA抑製劑處理的宿主細胞中釋放出來的病毒顆粒和從接受這種NA抑製劑處理的宿主細胞中釋放出來的病毒顆粒。

據美國CDC數據顯示，季節性流感疫苗的效力通常低於50%；近日，一項刊登在國際雜誌Nature Immunology上的研究報告中，來自阿拉巴馬大學的科學家們通過研究指出了一種開發新型有效流感疫苗的新策略。文章中，研究人員對肺部中的固有記憶B細胞進行研究，他們希望能利用這種細胞倆幫助開發抵禦流感病毒感染的新型策略。

研究者Randall說道，這些研究數據表明，這種記憶B細胞是機體針對呼吸道病毒（比如流感病毒）免疫力的重要組分，而用來引出高效持久的保護力、抵禦流感病毒感染的疫苗需要將抗原運輸到呼吸道中；B細胞就是一類特殊的白細胞，其能發育成為產生抗體的漿細胞或成為休眠狀態的記憶B細胞，抵禦感染的漿細胞所產生的特殊抗體能夠幫助中和或破壞病毒或細菌等病原體，記憶B細胞能記住此前的感染並對機體再次遭遇相同病原體的感染及時作出反應。

研究者指出，當在肺部建立後，肺部中固有的記憶B細胞並不會在全身再循環，這些記憶B細胞有著不同的亞型，其能通過細胞表面的標誌來測定，這些記憶B細胞會一致地表達名為CXCR3的趨化因子受體，同時其還完全缺失淋巴結歸巢受體CD62L分子。研究者認為，一些不循環的流感特異性的記憶B細胞會在參與聯體共生的肺部組織中永久存在，當一種小鼠被流感病毒感染後，研究人員在6周後就能利用另外一種小鼠來對兩者進行手術連接，兩周後其就會擁有相同的血液循環，而兩種小鼠縱隔淋巴結和脾臟中的先天性B細胞會建立一種平衡狀態，但記憶B細胞仍會保留在此前感染的肺部組織中，並不會遷移到原始肺部組織中。

隨後研究人員進行類似的實驗表明，原始肺部組織中的炎症或許並不會誘導肺部記憶細胞遷移到炎性的肺部組織中，如果每一種動物都被不同的流感病毒所感染，隨後將其配對的話，針對每一種流感病毒毒株的記憶B細胞就會依然存留在受感染的肺部組織中。此外，通過縮短小鼠感染和配對的時間，研究人員還發現，肺部固有的記憶B細胞或許會在流感病毒感染兩周內進行建立。

【10】Genom Med：免疫細胞的基因表達或能幫助預測機體對流感的易感性

近日，一項刊登在國際雜誌Genome Medicine上的研究報告中，來自斯坦福大學醫學院的研究人員通過研究發現，免疫細胞的基因表達或許能夠有效預測機體對流感的易感性，文章中，研究者表示，表達KLRD1的自然殺傷細胞或許能作為機體對流感易感性的特殊生物標誌物。

研究者Erika Bongen說道，這項研究中我們對四項獨立流感挑戰研究中來自全血轉錄組數據中的免疫細胞的比例進行了評估分析，隨後對在三項隊列研究中接種流感疫苗之前有癥狀脫落者和無癥狀非脫落者機體中的免疫細胞比例進行了對比研究，並在驗證挑戰隊列研究中對結果進行了測試。

研究者發現，在所有研究隊列中和基線水平下，自然殺傷細胞在有癥狀的脫落者機體中的水平會明顯下降，在有癥狀的病毒脫落者中，造血幹細胞和祖細胞的水平明顯高於所有隊列的基線水平，但在驗證組中卻並沒有明顯提高。在發現和驗證隊列研究組中，與自然殺傷細胞相關的基因KLRD1卻會在有癥狀的脫落者機體中表達水平下降，此外，在基線水平下，KLRD1基因的表達與患者流感病毒感染癥狀的嚴重性呈負相關關係。

最後研究者表示，理解自然殺傷細胞的保護性角色非常重要，這對於後期科學家們開發更好的流感疫苗至關重要，由於自然殺傷細胞對於抵禦不同菌株均有保護性的作用，未來科學家們或許就能利用這一點來開發通用型的流感疫苗。

來源：生物谷

本期編輯：Tony

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