2025年11月28日，中国医学科学院医学生物学研究所王佑春/李倩倩团队及苏州系统医学研究所吴爱平团队在《Nature Communications》发表了题为“Dominant substitutions underlying the antigenic evolution of H5 influenza virus”的论文。研究系统构建了覆盖H5病毒进化的抗图谱，揭示了H5病毒存在三大主要抗原簇，并首次归纳出主导簇间转换的六个关键氨基酸替换模式，为H5候选疫苗株评估与广谱疫苗设计提供了重要依据。

    H5高致病性禽流感病毒（Highly pathogenic avian influenza virus，HPAIV）近期多次感染哺乳动物和人类，对全球公共卫生构成重大威胁。该研究团队围绕H5N1、H5N6和H5N8三个主要H5亚型，筛选出135株具有代表性的毒株，构建H5假病毒库，并利用28株候选疫苗株免疫豚鼠制备血清，通过假病毒中和实验绘制出H5的“抗原地图”。 结果显示，尽管H5在系统发育上分为多个遗传支系，但在抗原性上可以清晰归为三个互不交叉中和的抗原簇：一是以分支0–9、2.1*、2.2*、2.3.2*、2.3.4为代表的“祖先簇”；二是自2010年以来在全球广泛流行的2.3.4.4簇（包括2.3.4.4b等）；三是主要分布在中国地区的2.3.4.4h簇。H5亚型病毒的遗传图谱显示，三个抗原簇在遗传空间上由祖先簇到2.3.4.4*簇再到2.3.4.4h簇呈现递进式分布。然而，抗原图谱中抗原簇的分布呈现出显著不同的特征：2.3.4.4h簇与祖先簇之间的抗原距离比2.3.4.4*簇与祖先簇之间的距离更小。提示H5的抗原进化并非简单顺着遗传分化“直线前进”，而是一定程度上被局限在固有的抗原空间中。这一模式区别于人流感H1N1、H3N2中不断突破原有抗原空间的经典认识。

添加图片描述 图1：H5病毒抗原进化关系解析。a，H5病毒代表株分子钟进化树以及假病毒中和滴度热图。蓝色区域表示祖先簇，红色区域表示2.3.4.4*簇，绿色区域表示2.3.4.4h簇。图中代表株用圆圈表示，疫苗株则用带有黑边的三角形表示。热图中纵坐标表示疫苗株的简写以及其所属分支。热图中的数值表示疫苗株对代表毒株的中和滴度与其自身滴度比值的对数值（log10）。b-c， H5病毒的遗传图谱（b）和抗原图谱（c）。

    为了阐明这一机制，研究团队对三个抗原簇的HA序列进行系统分析，并且通过定点突变技术以及双向的中和试验验证，最终鉴定出88、131、139、199、205、289 六个关键氨基酸位点是影响抗原转变的关键位点。且这六个位点在长期演化过程中呈现两种进化模式：其一是88、199、205位点上逐级置换的“持续型突变”，其二是131、139、289位点上出现的“可逆型突变”，导致2.3.4.4h在基因上继续远离祖代、但在抗原上部分“回归”。

图2：驱动三个抗原簇之间转换的关键氨基酸替换。a，实验验证涉及的具体突变。b,双向验证不同位点组合突变以及单点突变在祖先簇进化到2.3.4.4*簇中的作用。c,双向验证不同位点组合突变以及单点突变在2.3.4.4*簇进化到2.3.4.4h簇中的作用。d，以H3表位分类为参考，显示位点88、131、139、199、205和289在H5 HA蛋白结构上的表位分布。e，位点88、131、139、199、205和289的进化轨迹。虚线区分三个抗原簇，不同颜色代表不同氨基酸。

    研究团队指出除了目前广泛流行的2.3.4.4b分支，2.3.2.1a、2.3.2.1c和2.3.4.4h分支虽然总流行度不高，但具有较高的人类感染比例，是需要重点关注的高风险分支。这些分支分别位于三个不同的抗原簇内，提示未来应开发涵盖多抗原簇的广谱疫苗。综上，该研究系统揭示了H5病毒的抗原进化规律，并确定了驱动其抗原演化的关键氨基酸位点。这些发现不仅加深了对H5亚型流感病毒抗原进化机制的理解，也为优化H5大流行储备疫苗的选择和开发H5广谱疫苗提供了重要的理论依据。

    本研究工作得到中国医学科学院医学与健康科技创新工程（2023-I2M-2-001 和2022-I2M-3-001），云南省重大科技专项（202402AA310024），云南省科技领军人才计划（202405AB350002）等项目的资助。医学生物学研究所李倩倩和王佑春以及苏州系统医学研究所吴爱平为论文共同通讯作者，医学生物学研究所博士研究生张梦怡、苏州系统医学研究所博士后秦璐瑶为论文的共同第一作者。

    论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-65730-y#data-availability