流感:病毒和通用疫苗的演变
13 Dec 2016
生物学家Doping博士谈到流感的流行,病毒的进化原因,寻找一种通用疫苗的发生和猪流感毒株(H1N1)的风险。
人们因为进化而死亡。 在全球发生的大约30%的死亡可以归因于简单生物的进化,从以病毒,真菌和细菌攻击我们的传染因子开始,并以我们自己的身体细胞结束,这些变化有时导致癌症。
最严重的感染之一 - 最常见的流感。 每年它需要大约25万的生命,在一些年多。 最大的已知的流感爆发 - 西班牙1918年的着名西班牙流感,摧毁了世界人口的几个百分点。
流感病毒株
与任何生物实体一样,每种病毒由于其基因组中的突变而不断发生变化。 流感病毒 - 相对快速变化的病毒之一。 一个原因 - 其遗传信息是编码的RNA分子,而不是DNA,例如我们的基因组; RNA - 一个分子容易突变。 另一个原因 - 病毒连续选择:在其基因组中发生的许多突变对他是“有用的”,允许例如在人之间有效传播。
由于累积流感病毒突变的性质逐渐变化。 我们突变的最显着的结果 - 它改变了病毒的抗原性,即我们的免疫系统的细胞识别菌株的能力。 这种增量变化称为抗原漂移。 现在相信大多数抗原漂移是在热带,其中流感不是明显的季节性流行病,并且在人群中全年保持在相同水平。 但在北半球和南半球,分别在12月 - 3月和6月 - 10月 - 每年都有新的流行病。 世卫组织通常在疫苗真正开始使用前推荐一种新的疫苗组合物六个月,原因是其生产周期相当长。
流感病毒的演变
除了逐渐的抗原漂移之外,流感病毒的进化的特征在于抗原变化 - 通常与重配相关的病毒特征的根本变化。 在流感病毒基因组中记录在八个单独的节段,有点让人想起人类染色体。 当宿主细胞被两种不同菌株的两种病毒颗粒同时感染时,这些区段被混合,并且它可以是具有新特性的新病毒颗粒,部分由亲本菌株的区段组成,部分由另一种。 这种重配株通常在性质上不同于亲本株,并且有时导致大流行性。 二十世纪的所有主要流行病,我们知道的 - 大流行的50-70年,以及最可能的1918年的西班牙人,显然是当来自不同类型生物的毒株,如鸟,猪,马,混合,并允许人类免疫系统以前没有遇到的新的东西。
病毒突变的预测
流感是否可预测? 在短期内 - 是的,是的。 最近的科学研究表明,如果你知道他以前的进化,你可以预测病毒的未来进化。 它可以像进化论者一样建立一个进化树。 而在通常的甲型流感病毒,它有一个非常特征的形式:一个单独的树干,运行粗短的树枝。 当你看到一个这样的形式的树,你几乎总是可以确信你在处理一种病原体。 有一条线在进化上是成功的,其特征在于快速变化,使得集体人类的免疫系统必须始终在移动目标处拍摄。 从她的其他线分支,最终死亡。 然而,一些品种有永久。
为了至少粗略地了解今年的多样性,在今年观察到的一些菌株将给第二年的流行病,有必要看看什么突变是不同的菌株彼此。 如果病毒在其表位中积累了大量突变,即在其表面(突出)对免疫系统“可见”的蛋白质的位置,它可能对免疫系统是不可见的,并且因此很可能有效。 相反,如果他在内部基因有任何突变,这些突变可能是有害的 - 他们使病毒不太适合,这些线将灭绝。 可以基于表位和其他地方的突变数目构建数学模型,其预测病毒的未来进化成功。 此外,有可能研究病毒株如何进化成功到目前为止,并将其推广到未来。 这些方法具有局限性; 例如,它们还没有考虑基因之间的相互作用。 在11个流感病毒基因,它们都以复杂的方式相互作用。 在拟订这种类型的预测考虑通常被省略,虽然不同的组,包括我们的,已经表明,他们真的很重要。 然而,在短期内,它们是重要的。
预测病毒的长期进化,包括抗原性转变,更加困难。 至少为此,我们必须学会了解目前观察到什么样的菌株会重排,这可能导致以下严重的流行。 这样的预测,我们不知道如何,因为有这么多混杂因素。 重要的是要看任何人与人交互,重要的是试图准确地预测哪些菌株更容易从人到人“学习”。
如何 有流行病
流行病可能导致人群中以前存在的菌株。 例如,由流感病毒引起的2016年流行性流感,在2009年首次见于人类。然而,通常是由人类引起的最严重的流行病。 要发生这种流行发生几个事件。 在一些动物物种中,与人相互作用,它应该是可以感染人类的病原体的变体; 这个选项应该传递给人; 最后,作为规则,他必须获得允许其有效感染人类的额外突变。 这些事件中的每一个的概率是非常难以估计的,因此提前预测流行病,我们不能。
猪流感H1N1
今年,大约三分之二的流感引起的流感H1N1株2009年,称为“猪”的流感。 这种病毒真的似乎得到了一个人从猪,但同样是真实的许多其他病毒:从猪传播 - 这是相当频繁的机制,出现在人类的新菌株。 H1N1 / 09的一个引人注目的特征 - 它是一个非常有趣的起源:它的一些片段来自禽流感,一些 - 猪,一些 - 普通的人类H3N2,迄今已导致所有感染。 所有这些部分相遇的熔炉成为猪。 现在清楚的是,H1N1 / 09的死亡率与普通流感的死亡率大致相同,我们每年都伤害(虽然有细微差别)。 事实上,今年H1N1 / 09是季节性流感,他可能会留在我们多年。
普遍流感疫苗
从流感有一个相当有效的疫苗。 但问题是,它总是过时的,因为每年的病毒进化,改变其抗原性质,并再次成为我们的免疫系统的陌生人。 疫苗是一个结果必须不断更新。 每年,世界卫生组织(WHO)的专家建议所有生产者所谓的三价疫苗的新组合物,列出应纳入其中的三种菌株。 最好的三价疫苗保护它从他们。 虽然,当然,有一个交叉保护,并从菌株抗原性相似的属性,这三个菌株,它也将保护好。 尽管每年接种流感疫苗,我们建议,正确的。 今年的三价疫苗包括H1N1 / 09,使那些在秋季接种疫苗的人现在可能获胜。 疫苗接种不能保证你不会生病,但降低了这种可能性。
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预测如果我们学会如何制作一个保护所有菌株的通用疫苗,流感的进化将如何不那么相关。 虽然有一种疫苗,虽然几个候选人在临床试验。 困难是免疫“可见”系统正是病毒表面蛋白(血凝素和神经氨酸酶),病毒容易和无痛地为自己改变。 因此,免疫接种很难解释免疫系统,事实上,它是必要的瞄准。
流感病毒株的人工合成
来自荷兰的一个团体和来自日本的团体的耸人听闻的工作,研究人员试图合成禽流感的手部应变,其能够在哺乳动物之间传播。 他们成功了。 他们的工作被认为是伦理上有争议的,因为他们都害怕一个合成菌株可以“逃离”实验室,它不是必要的基因传播开放获取,因为有人恶意可以合成。 然而,现在我们知道什么属性可能有可以传播给人类的禽流感的应变。