由呼吸道合胞病毒和甲型流感合并感染表现出免疫逃避和扩大的趋向

在最近发表在《自然微生物学》( Nature Microbiology ) 上的一项研究中，研究人员使用人类肺细胞与两种共同循环的呼吸道感染引起的病毒，呼吸道合胞病毒(RSV)和甲型流感病毒(IAV)共感染，检查了病毒与病毒的相互作用。

背景

病毒等细胞内病原体通常表现出趋向性，它们对选定的细胞类型表现出亲和力。一些细胞和组织可以被分类学上不同的病毒共感染，因为不同的病毒可以对相同的细胞类型具有亲和力。

合并感染为病毒相互作用提供了一个生态位。这些相互作用包括假型化，其中一种病毒的表面蛋白被整合到另一种病毒中，或者它们可能导致基因组重排，从而产生具有更高感染潜力的全新毒株。虽然一些研究声称疾病结果与合并感染无关，但其他研究表明合并感染会增加严重后果。然而，确定疾病结果的合并感染期间病毒相互作用的机制仍不清楚。

关于研究

在本研究中，Madin-Darby犬肾细胞 (MDCK) 和人表皮样癌细胞 (HEp-2) 分别用于H-培养血凝集素1，N-神经氨酸酶1 (H1N1)甲型流感病毒(IAV)和呼吸道合胞病毒(RSV)菌株A2的病毒原种。培养的人肺腺癌细胞 (A549) 以高感染复数 (MOI) 单独和同步感染甲型流感病毒(IAV) 和呼吸道合胞病毒(RSV)。

斑块测定分别用于确定MDCK和HEp-2细胞中甲型流感病毒(IAV) 和呼吸道合胞病毒(RSV)的感染滴度。免疫荧光显微镜用于评估单个和共感染细胞，以确定共感染对病毒蛋白定位和感染细胞比例的影响。使用超分辨率共聚焦显微镜检查具有甲型流感病毒(IAV)血凝素和呼吸道合胞病毒(RSV)融合糖蛋白免疫标记的病毒粒子，以确定两种病毒糖蛋白的混合是否导致包含甲型流感病毒(IAV)和呼吸道合胞病毒(RSV)成分的出芽病毒颗粒。

此外，还进行了低温电子断层扫描，以研究从共感染细胞中出芽的呼吸道合胞病毒(RSV)和甲型流感病毒(IAV)细丝的结构特征。此外，由于混合病毒颗粒含有呼吸道合胞病毒(RSV)和甲型流感病毒(IAV)的表面糖蛋白，因此针对甲型流感病毒(IAV)血凝素和呼吸道合胞病毒(RSV)融合糖蛋白的抗体被用于针对从单独和同步感染的细胞收集的甲型流感病毒(IAV)和呼吸道合胞病毒(RSV)病毒的中和试验。

使用神经氨酸酶去除甲型流感病毒(IAV)的细胞受体唾液酸，并用来自单独感染或共感染细胞的甲型流感病毒(IAV)和呼吸道合胞病毒(RSV)病毒接种细胞，以确定呼吸道合胞病毒(RSV)糖蛋白的掺入是否可以扩大杂交病毒颗粒的甲型流感病毒(IAV)受体趋向性。针对甲型流感病毒(IAV)和呼吸道合胞病毒(RSV)核蛋白对细胞进行免疫染色并进行量化。

此外，人支气管上皮细胞被呼吸道合胞病毒(RSV)和甲型流感病毒(IAV)共感染，并对石蜡包埋的感染培养物进行甲型流感病毒(IAV)血凝素和核蛋白以及整个呼吸道合胞病毒(RSV)病毒颗粒的免疫染色，以确定其他相关生物系统是否形成混合病毒颗粒。

研究结果

结果报告说，在共感染的细胞中，甲型流感病毒(IAV)滴度等于或略高，而呼吸道合胞病毒(RSV)滴度低于单独感染两种病毒的细胞。相反，在同时感染甲型流感病毒(IAV)和鼻病毒的细胞中，甲型流感病毒(IAV)复制受到抑制。这表明合并感染的结果取决于所涉及的病毒类型和随后的病毒特异性细胞反应。

此外，该研究表明，在合并感染期间产生的混合病毒颗粒包含来自两种亲本病毒的结构、功能和基因组成分，并且具有传染性。这些杂种病毒颗粒表现出逃避甲型流感病毒(IAV)靶向中和和感染神经氨酸酶处理的甲型流感病毒(IAV)受体阴性细胞的能力，表明修改后的抗原性和广泛的嗜性特征。

使用抗呼吸道合胞病毒(RSV)糖蛋白抗体的中和试验表明，混合病毒颗粒进入细胞是由呼吸道合胞病毒(RSV)融合糖蛋白介导的，这表明甲型流感病毒(IAV)可以募集一种无关的病毒糖蛋白作为功能性包膜蛋白。

虽然甲型流感病毒(IAV)感染通常仅限于上呼吸道，但具有两种病毒结构和功能成分的混合病毒颗粒可以在下呼吸道区域实现甲型流感病毒(IAV)感染。这些结果表明致病性和疾病严重程度以及病毒性肺炎等并发症的潜在增加。

此外，由于甲型流感病毒(IAV)经历高突变率，感染下呼吸道的混合病毒颗粒可能导致选择具有增加的发病机制和对呼吸道下部区域具有更大趋向性的病毒颗粒。结果还表明，混合病毒颗粒在多轮感染中得以维持，并有助于甲型流感病毒(IAV)传播到难治性细胞群中。

人支气管上皮细胞的混合感染表明在生物学相关组织中形成了混合病毒颗粒，并表明由于甲型流感病毒(IAV)和呼吸道合胞病毒(RSV)在同一季节循环并且对纤毛上皮细胞具有相同的嗜性，因此混合感染的可能性和混合病毒颗粒在体内的产生高。

结果

结果报告说，在共感染的细胞中，甲型流感病毒(IAV)滴度等于或略高，而呼吸道合胞病毒(RSV)滴度低于单独感染两种病毒的细胞。相反，在同时感染甲型流感病毒(IAV)和鼻病毒的细胞中，甲型流感病毒(IAV)复制受到抑制。这表明合并感染的结果取决于所涉及的病毒类型和随后的病毒特异性细胞反应。

此外，该研究表明，在合并感染期间产生的混合病毒颗粒包含来自两种亲本病毒的结构、功能和基因组成分，并且具有传染性。这些杂种病毒颗粒表现出逃避甲型流感病毒(IAV)靶向中和和感染神经氨酸酶处理的甲型流感病毒(IAV)受体阴性细胞的能力，表明修改后的抗原性和广泛的嗜性特征。

使用抗呼吸道合胞病毒(RSV)糖蛋白抗体的中和试验表明，混合病毒颗粒进入细胞是由 呼吸道合胞病毒(RSV)融合糖蛋白介导的，这表明甲型流感病毒(IAV)可以募集一种无关的病毒糖蛋白作为功能性包膜蛋白。

虽然甲型流感病毒(IAV)感染通常仅限于上呼吸道，但具有两种病毒结构和功能成分的混合病毒颗粒可以在下呼吸道区域实现甲型流感病毒(IAV)感染。这些结果表明致病性和疾病严重程度以及病毒性肺炎等并发症的潜在增加。

此外，由于甲型流感病毒(IAV)经历高突变率，感染下呼吸道的混合病毒颗粒可能导致选择具有增加的发病机制和对呼吸道下部区域具有更大趋向性的病毒颗粒。结果还表明，混合病毒颗粒在多轮感染中得以维持，并有助于 甲型流感病毒(IAV)传播到难治性细胞群中。

人支气管上皮细胞的混合感染表明在生物学相关组织中形成了混合病毒颗粒，并表明由于甲型流感病毒(IAV)和呼吸道合胞病毒(RSV)在同一季节循环并且对纤毛上皮细胞具有相同的嗜性，因此混合感染的可能性和混合病毒颗粒在体内的产生高。

关于研究

总的来说，该研究表明，呼吸道合胞病毒(RSV)和甲型流感病毒(IAV)的混合感染形成了表现出修饰的抗原性和扩大的趋向性的杂合病毒颗粒，并表明了涉及多形性包膜病毒（如呼吸道合胞病毒(RSV)）的混合感染形成其他此类杂合病毒颗粒的可能性。

作者认为，虽然混合病毒颗粒的形成取决于结构相容性以外的各种因素，例如循环季节、地理和向性的重叠，但合并感染会带来具有广泛向性和免疫逃避增加的混合病毒颗粒的风险。

参考文献

• Haney, J., Vijayakrishnan, S., Streetley, J., Dee, K., Goldfarb, D. M., Clarke, M., Mullin, M., Carter, S. D., Bhella, D., & Murcia, P. R. (2022). Coinfection by influenza A virus and respiratory syncytial virus produces hybrid virus particles. Nature Microbiology.
• doi:https://doi.org/10.1038/s41564-022-012425. https://www.nature.com/articles/s41564-022-01242-5