收集2007-2011年我国五省(北京、山东、甘肃、青海和海南)手足口病(HFMD)患者的临床标本,并对其中分离的人肠道病毒71型(HEV71)和柯萨奇病毒A16型(CVA16)毒株进行连续五年的分子流行病学研究。本研究拟通过核苷酸序列分析和生物信息学方法,阐明五省HEV71和CVA16与国内外同型病毒的分子差别和分子进化关系,累积五省HEV71和CVA16分子特征本底资料,为后续扩展到更多省份乃至全国进行分子流行病学研究奠定基础。通过研究HEV71和CVA16在自然环境中的基因进化趋势,不仅能完善对其基因特点、基因分型、以及流行和传播规律的认识,阐明不同毒株间的进化关系,也可以追踪其亚型及流行代表株的变异情况,尤其是追踪病毒抗原决定簇基因和氨基酸变异情况。在此基础上可发展快速特异的肠道病毒的诊断方法,为进行疫苗的前期研究提供重要的理论基础,为制定HFMD的防控措施提供快速诊断和控制方法。
Hand, foot, and mouth disease;Human enterovirus 71;Coxsackievirus A16;Evolution rate;Genetic characterizations
2007年以来,大规模的手足口病(hand, foot, and mouth disease, HFMD)暴发每年重复性地开始于中原地区(2007年山东临沂、2008年安徽阜阳、2009年河南商丘),人肠道病毒71型(human enterovirus 71, HEV71)和柯萨奇病毒A组16型(Coxsackievirus A16, CVA16)是引起HFMD疫情的两种主要病原体。1998年来中国大陆流行的HEV71全部属于C4基因型,并出现了不同进化分支的更替,即中国大陆HEV71的流行分为两个阶段,由鲜有引起HFMD重症和死亡病例的C4b进化分支(流行于1998-2004年间,目前在我国已经消失),演变为引起较多重症和死亡病例的C4a进化分支(自2003年开始流行至今)。使用贝叶斯马尔可夫-蒙特卡洛法对HEV71的VP1区核苷酸序列进行进化分析,结果显示引起中原地区HFMD爆发的HEV71至少有5个主要的传播链,并且持续过冬传播。HEV71的进化率大约为4.996×10-3/位点?年,C4a和C4b进化分支的祖先可分别追溯到1994年10月和1993年11月。与C4a进化分支的HEV71相比,所有C4b进化分支的HEV71在第2503位核苷酸(编码VP1区第10位氨基酸)均有1个位点的突变(核苷酸2503A→C突变,导致氨基酸Gln→His突变)。C4a和C4b进化分支的HEV71在3D区均发现与其它A组柯萨奇病毒发生了重组。1998年至今,CVA16的B1基因亚型的两个进化分支——B1a和B1b,同时在中国大陆流行,其年度进化率约为0.91 × 10–2/同义位点?年,略低于HEV71的进化率。在分子流行病学的研究基础上,我们建立了以下两种快速特异的肠道病毒诊断方法包括可视化的逆转录环介导等温扩增法检测C4进化分支的HEV71以及CVA16的方法和使用GeXP多重基因表达遗传分析系统同时分型检测引起HFMD的9种常见病原体的方法,并获得三项发明专利。通过对HFMD主要致病病原体(HEV71和CVA16)的基因特点、基因分型、进化和传播规律的研究,累积了我国HEV71和CVA16分子流行病学本底资料,为研制快速特异的肠道病毒诊断方法,探索性研究HEV71的神经毒力位点以及其导致神经系统损害的致病机理,以及进行HEV71减毒活疫苗的研究提供重要的理论基础。