Cell：新研究揭示单个突变如何加剧西部马脑炎病毒疫情暴发

从历史上看，西方马脑炎病毒（western equine encephalitis virus, WEEV）在整个美洲的人类和马中引起了大规模和危险的脑炎爆发（一种严重的脑部炎症）。

这种病毒主要在蚊子和鸟类之间传播。自世纪之交以来，WEEV作为病原体在北美已经消失。在南美洲，这种病毒偶尔会蔓延到少数人类和哺乳动物身上。

然而，在2023年，WEEV在南美洲引发了40年来的首次重大人类疫情，涉及数千匹马和100多例确诊的人类病例。这种病毒是如何在北美失去感染人类的能力的？为什么这种病毒作为病原体在南美洲持续存在，并再次出现，导致大规模爆发？

为了解决这些问题，哈佛医学院布拉瓦特尼克研究所微生物学副教授Jonathan Abraham及其团队在一项新的研究中揭示了WEEV病毒的分子组成的微小变化如何深刻地改变其命运。这些变化可能会将这种致命的病原体变成无害的物生物，或对相对温和的WEEV增压，影响其感染人类的能力，并导致危险的疫情爆发。这些发现提供了重要的见解，可能帮助科学家们和公共卫生专家更好地预测未来爆发疫情的可能性。

Abraham团队运用先进的成像技术，揭示了过去一个世纪以来分离的西方马脑炎病毒（WEEV）毒株的表面刺突蛋白如何与人类及鸟类共有的PCDH10细胞受体相互作用。

WEEV进入宿主，通过将其刺突蛋白之一附着在宿主细胞表面的受体上而引起感染。为了引起感染，刺突蛋白和受体需要相互配合，就像拼图游戏中的匹配块一样。

1958年，当致命的WEEV经常爆发时，该病毒的一种毒株很适合人类和鸟类的细胞受体。然而，2005年从加利福尼亚州蚊子中分离出的一种北美WEEV毒株非常适合鸟类细胞受体，但不适合哺乳动物。

Abraham团队发现，WEEV刺突蛋白中的一个突变就足以阻止它附着在人类和马细胞上。然而，这种突变仍然允许这种病毒通过鸟类受体进入并感染鸟类细胞。

过去一个世纪在南美洲分离出的WEEV毒株，包括2023-2024年爆发的毒株，从未获得过一种阻止它们附着在人类和马细胞受体上的突变。

他们还观察到，WEEV刺突蛋白的单一变化使WEEV毒株能够附着在哺乳动物脑细胞上发现的一种名为VLDLR的不同受体上。作为WEEV的表亲，东部马脑炎病毒（eastern equine encephalitis virus, EEEV）也使用这种相同的受体，其中EEEV是毒性最强的甲病毒，并继续在北美爆发。过去，高毒力的WEEV祖先形式能够通过VLDLR入侵宿主细胞。

值得注意的是，当Abraham团队使用诱饵VLDLR蛋白阻断这一关键受体时，感染了更古老、更危险的WEEV毒株的动物受到了保护，免受这些毒力毒株引起的致命脑部炎症。

这些新发现为流行病防范提供了关键线索，因为它们为南美四十年来首次大规模人类WEEV爆发提供了见解，并可能有助于监测北美WEEV毒株是否可能引发大规模爆发。

此外，该病毒能够迅速从昆虫和野鸟的无害宿主转变为危险的人类病原体，这突显了监测潜在疫情和新发疾病的重要性。

Abraham说，“在严重威胁出现之前，我们对这组重要的新兴病毒了解得越多越好。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Xiaoyi Fan et al, Molecular basis for shifted receptor recognition by an encephalitic arbovirus, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.03.029.