1918年,在第一次世界大战的末尾,由甲型 H1N1 流感病毒引发的“西班牙流感”大流行(下称“1918年大流行”),横扫美洲、欧洲、亚洲,甚至爱斯基摩人聚集区。在此次COVID-19之前,1918年大流行可谓是人类历史上最严重的流行病疫情,造成全球5000万至1亿人死亡,这数据可能还存在严重低估。

尽管1918年有初步报告已经猜测,流感大流行是由病毒引起,但直到20世纪30年代这一猜测才被证实,当时有证据表明疾病与流感病毒有关。20世纪90年代末,科学家对1918年大流行时用福尔马林固定、石蜡包埋的组织样本和永冻保存的尸体进行研究,最终确定病原体是H1N1亚型的甲型流感病毒(IAV)。

围绕着这场世纪大灾难仍然有许多未解决或仍在争论中的问题。德国罗伯特·科赫研究所等团队的研究人员认为,和分子分析工具推动了该领域的研究类似,从历史档案样本中提取核酸的最新进展也可以帮助他们去探索来自欧洲的病理学样本。此前的样本几乎来自北美地区。

北京时间5月10日晚间,国际学术期刊《自然-通讯》(Nature Communication)在线发表了罗伯特·科赫研究所Sébastien Calvignac-Spencer等人的一项最新研究,题为“欧洲流感病毒基因组档案揭示了1918年流感大流行期间的基因组变异”( Archival influenza virus genomes from Europe reveal genomic variability during the 1918 pandemic)。Spencer是病毒进化和高致病性微生物的流行病学方面的专家。

研究团队分析了德国和奥地利博物馆历史档案中收藏的13个肺部样本,这些样本来自不同的个体,采集时间为1900年至1931年,其中6个样本采集自欧洲大流行期间,即1918年(4个)和1919年(2个)。

对其中的3份流感阳性样本,即MU-162(慕尼黑)、BE-572(柏林)和BE-576(柏林)进行测序,最后重建了MU-162的完整基因组和BE-572、BE-576的部分基因组(分别为89.3%和57.2%)。

结合此前科学家重建的两个完整的IAV基因组,分别从1918年9月死于纽约厄普顿营(CU)和1918年11月死于阿拉斯布雷维格(BM)的病例身上获得,研究团队通过比较表明,存在可测量的基因组可变性,在相同大陆(0.11-0.16%)和在大流行同期(0.11%)采样的基因组比在不同大陆(0.16-0.32%)和不同时期(0.16-0.21%)采样的基因组总体差异更低。这些基因组多样性与本土传播和长距离扩散相结合的事件也是一致的。

对大流行高峰之前和期间的基因组进行比较还显示,1918年IAV与宿主抗病毒反应和耐药性相关的核蛋白基因的两个位点发生了变异。研究团队认为,这些突变可能代表了早期适应人类的特征:在其传播的最初几个月,1918年流感病毒可能进化出更好的躲避先天干扰素反应的能力,这是流感病毒致病性的一个重要方面。

研究团队还进行了分子钟建模,这种方法能用来估算演化的时间尺度。他们发现,季节性H1N1流感病毒的所有基因组片段可能都是1918年大流感初始毒株的直接后代。这驳斥了认为该季节性病毒来自基因重组(不同病毒的基因组片段发生互换)的其他假说。研究同时强调,鉴于建模方法的局限,目前证据还不能让他们完全肯定地支持该结论。

论文最后还强调了他们的样本量依然极为有限,基本来自3个完整基因组和2个部分基因组,因此这项研究的所有发现仍然是初步的。

但研究团队强调,这项研究让我们进一步认识了1918年流感大流行的演变和发展。同时,团队预计,更好地了解1918年大流感病毒进化的主要障碍将在于对保存下来的病理标本的鉴定,这同样也体现出历史档案保存和使用的重要性。