Обновленная унифицированная номенклатурная система для вирусов высокопатогенного гриппа птиц H5N1

Неофициальный перевод материала ВОЗ,

Размещенного на сайте ВОЗ 21 октября 2011 года:

http://www. who. int/influenza/gisrs_laboratory/h5n1_nomenclature/en/index. html

Обновленная унифицированная номенклатурная система для вирусов высокопатогенного гриппа птиц H5N1

Октябрь 2011 года

История вопроса и задачи

В последние годы для наименования новых линий циркулирующих в настоящее время вирусов высокопатогенного гриппа птиц (ВПГП) H5N1 использовалось множество «рабочих» названий. В результате, оказалось трудно обсуждать, сравнивать и анализировать различные линии.

Вирусы гриппа H5N1 продолжают распространяться, заражать животных и людей, эволюционировать и диверсифицироваться. Примечательно, что, в то время как большая часть вирусных генов путем реассортации была замещена, что привело к появлению множества различных генотипов, характерный ген гемагглютинина (ГА) H5, выявленный в 1996 году, остался во всех изолятах. По этой причине данный гемагглютинин H5 является константой, с которой можно эффективно сравнивать эволюционирующие штаммы, и было предложено разработать стандартную систему номенклатуры клад, основанную на эволюции этого гемагглютинина H5. Эта номенклатурная система позволит:

разработать унифицированную систему для облегчения интерпретации данных о нуклеотидных последовательностях и эпиднадзорных данных из различных лабораторий; заменить маркировку клад в соответствии с географической привязкой на использование более репрезентативной системы; расширить в будущем филогенетическое дерево; и создать отправную точку для разработки в ближайшем будущем более широкой системы, учитывающей антигенную изменчивость и реассортацию с получением различных генотипов.

Унифицированная номенклатурная система и клады вируса

Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), Всемирной ветеринарной организацией (ВВО), а также Продовольственной и сельскохозяйственной организацией была собрана международная консультативная группа ученых. При использовании множества подходов был проведен филогенетический анализ всех общедоступных последовательностей гена гемагглютинина H5, которые эволюционно произошли от вируса гриппа H5N1 A/goose/Guangdong/1996. Первые результаты показали, что на основе филогенетической характеризации и гомологии последовательностей гена гемагглютинина циркулирующие в настоящее время вирусы гриппа H5N1 можно успешно сгруппировать в многочисленные вирусные «клады». С учетом критериев, используемых для различения разных групп генов гемагглютинина H5, в рамках данной системы, с момента ее появления в начале 2008 года, было официально идентифицировано 20 различных клад вируса [1-2]. Согласно определению, эти клады соответствуют следующим трем специальным критериям определения клад, разработанным Рабочей группой ВОЗ/ВВО/ФАО по эволюции гриппа H5N1:

наличие общего (определяющего кладу) узла филогенетического дерева; монофилетическое группирование с бутстреп-значением в определяющем кладу узле ≥60 (при 1000 бутстреп-репликах с использованием метода «ближайшего соседа»); и средний процент попарных нуклеотидных дистанции между кладами и внутри них - > 1,5 % и < 1,5 %, соответственно.

Поскольку в рамках данных клад вирусы продолжают эволюционировать, периодически возникают новые сублинии (потенциальные клады вируса гриппа H5N1). Как только эти сублинии начинают отвечать тем же самым трем специальным критериям определения клад (перечислены выше), что и первоначальные клады, они обозначаются как отдельные клады.

См. концептуальную диаграмму происходящей в настоящее время эволюции гриппа H5N1
pdf, 109kb

Эти новые клады определяются как клады второго, третьего или четвертого порядка и им присваивается цифровой «адрес», который связывает их с исходными кладами при помощи иерархической десятичной системы нумерации. К примеру, в рамках отдельной клады 2.3 соответствующие определению клады были обозначены как клады третьего порядка 2.3.1 и 2.3.2 и так далее. Недавно в рамках клады 2.3.2 была выявлена новая монофилетическая клада, и ей было присвоено обозначение четвертого порядка – клада 2.3.2.1. Эта логичная иерархическая система нумерации объективно связана с филогенией гена гемагглютинина и таким образом заменяет географические обозначения (например, линия, которая раньше называлась «Фуцзяньской» («Fujian-like»), стала кладой 2.3.4, в то время как «Цинхайская линия» («Qinghai lineage») стала кладой второго порядка 2.2). Рабочая группа по эволюции гриппа H5N1 не рекомендует называть новые сублинии вируса гриппа H5N1 при помощи иерархической десятичной системы нумерации до тех пор, пока сублиния не станет отвечать всем трем указанным выше критериям для обозначения клады. Тем не менее, рабочая группа в полной мере поддерживает обозначение независимыми исследователями новых отдельных сублиний вируса гриппа H5N1 с использованием альтернативных, промежуточных способов наименования (например, используя буквы).

Недавняя дивергенция гена гемагглютинина высокопатогенного гриппа H5N1

Эпиднадзор за продолжающейся циркуляцией высокопатогенного гриппа птиц A(H5N1) среди домашней птицы и диких птиц в Азии, на Ближнем Востоке, в Европе и Африке привело к увеличению числа доступных для анализа нуклеотидных последовательностей. В ходе данного анализа было рассмотрено 2947 последовательностей гена гемагглютинина, состоящих по меньшей мере из 1600 нуклеотидов, и 1637 из этих последовательностей (главным образом гг.) были добавлены после предыдущего обновления номенклатуры. Филогенетический анализ дерева, построенного при помощи метода «ближайшего соседа» (neighbor-joining) на основе этого набора данных, показал, что добавление этих новых данных по нуклеотидным последовательностям привело к появлению одной или более монофилетических групп с высокой бутстреп-поддержкой в рамках каждой из циркулирующих в настоящее время клад вируса гриппа H5N1. Кроме того, многие из этих групп имеют большую длину ветвей, отделяющую их от ближайших узлов дерева, что указывает на дальнейшую нуклеотидную дивергенцию.

См. рисунок полного дерева
pdf, 305kb

Каждая из циркулирующих в настоящее время клад (1; 2.1.3; 2.2; 2.2.1; 2.3.2; 2.3.4 и 7) затем была отдельно рассмотрена, чтобы оценить среднюю внутригрупповую попарную нуклеотидную дистанцию, и было обнаружено, что в каждой из клад дивергенция > 1,5 %, что указывает на необходимость разделения этих групп на клады следующего порядка. После создания деревьев для каждой клады, были выбраны монофилетические группы с бутстреп-значениями > 60 и протестированы с целью определения попарных дистанций в группах и между группами. На основе описанной ранее номенклатуры было идентифицировано 12 новых клад второго, третьего и четвертого порядков.

Для обобщения этих результатов и подтверждения непротиворечивости кладовой топологии при помощи меньших наборов данных, с использованием метода «ближайшего соседа» и байесовских методов было создано небольшое дерево, содержащее 196 последовательностей гемагглютинина. С целью демонстрации достоверности определения клад была вычислена бутстреп-поддержка при использовании метода «ближайшего соседа» и байесовские апостериорные вероятности (показаны, соответственно, сверху и снизу каждого определяющего кладу узла). На этом дереве помечены 12 представленных здесь новых клад, а в виде «стянутых» узлов показаны более старые, нециркулирующие и предположительно нециркулирующие клады

См. рисунок маленького дерева
pdf, 776kb

Обозначение 12 новых клад вируса гриппа H5N1 (в противоположность предшествующему обновлению номенклатуры, в котором была указана только одна новая клада [2]) не является неожиданным, учитывая сколько времени прошло с момента последнего обновления номенклатуры, а также более совершенные в последние годы эпиднадзор и регистрацию вирусов, приводящие к росту числа доступных для анализа последовательностей. Интересно, что в кладах, которые, как было выяснено в ходе проведенного ранее анализа, уже разошлись на группы третьего порядка, было обозначено больше всего новых клад. Предыдущее присвоение названий кладам третьего порядка указывает на то, что вирусы уже существенно эволюционировали, - обычно из-за небольшого времени жизни поколения и большого размера популяций в энзоотических районах. Наряду с появлением новых клад вируса гриппа H5N1, ряд циркулировавших прежде клад вируса гриппа H5N1 не выявлялся в течении нескольких лет (по меньшей мере с 2008 года). Хотя мы не можем исключить вероятность того, что невыявление вирусов этих клад в некоторых случаях может быть связано с пробелами в эпидемиологическом надзоре, более вероятно, что многие из этих клад были вытеснены новыми кладами и стали неактивными. Тринадцать клад (показаны в виде «стянутых» узлов на маленьком дереве с указанием в круглых скобках последнего года выявления) не выявлялись по меньшей мере с 2008 года (0; 2,1,1; 2,1,2; 2,3,1; 2,3,3; 2,4; 2,6; 3; 4; 5; 6; 8 и 9).

Вследствие диверсификации гена гемагглютинина, классификация вирусов гриппа H5N1 необходимо периодически обновлять и сделать динамичной, поскольку вирус распространился в нескольких различных экосистемах и имеет различные эволюционные траектории. Несмотря на то, что этот отчет посвящен конкретно генетической дивергенции в качестве критерия классификации вирусов гриппа H5N1, чтобы получать больше информации для отбора штаммов предпандемической вакцины и для проведения политики управления рисками в ветеринарном секторе и секторе общественного здравоохраненния, несомненно, необходимы дополнительные исследования, касающиеся антигенности H5N1 и защитного иммунитета против вирусов из различных клад. Как и всегда, чтобы этот процесс был максимально эффективным, необходим постоянный эпиднадзор за гриппом H5N1 среди животных и людей.

Обновленные деревья и выровненные нуклеотидные последовательности (а также архивные деревья и выровненные последовательности в качестве справочной информации) доступны на этом сайте.

Литература

World Health Organization/World Organisation for Animal Health/Food and Agriculture Organization H5N1 Evolution Working Group. Toward a unified nomenclature system for highly pathogenic avian influenza virus (H5N1). Emerg Infect Dis. 2008 Jul. Доступно по адресу: http://www. cdc. gov/EID/content/14/7/e1.htm

World Health Organization/World Organisation for Animal Health/Food and Agriculture Organization H5N1 Evolution Working Group. 2009. Letter to the Editor: Continuing progress towards a unified nomenclature for the highly pathogenic H5N1 avian influenza viruses: divergence of clade 2.2 viruses. Influenza and Other Respiratory Viruses 3(2)59-62. Доступно по адресу: http://www3.interscience. /cgi-bin/fulltext//HTMLSTART

World Health Organization/World Organisation for Animal Health/Food and Agriculture Organization H5N1 Evolution Working Group. 2011. Letter to the Editor: Continued evolution of highly pathogenic avian influenza A(H5N1): Updated nomenclature. Influenza and Other Respiratory Viruses (in Press). Ссылка будет размещена, как только появится.

Для получения дополнительной информации

Email: *****@***int

http://www. who. int/influenza/gisrs_laboratory/h5n1_nomenclature/en/index. html