从鸡蛋价格到宠物食品召回——以及最近确认另一种禽流感毒株感染了密西西比州一家大型肉鸡养殖场的大量鸡群——头条新闻都在捕捉对H5N1传播日益增长的担忧。
根据北卡罗来纳大学夏洛特分校生物信息学和基因组学专家团队的最新研究发现，该病毒已经适应了逃避由先前感染或疫苗接种引发的免疫防御。随着H5N1逐渐适应更好地感染哺乳动物，其对人类健康的威胁预计会增加。
这种快速适应意味着“针对早期毒株制作的H5N1疫苗将效果较差”，Colby T. Ford说。他是北卡罗来纳大学夏洛特分校计算智能预测健康和环境风险中心（CIPHER）的数据科学访问学者。
北卡罗来纳大学夏洛特分校的研究可能会在全球领导人权衡对禽流感公共卫生应对措施时发挥关键作用，正如几年前同一团队关于COVID-19突变的研究一样重要。
“我们正在进入一个全新的分子流行病学时代，在这一领域，我们可以提供超出疾病监测的功能性见解，”CIPHER联合主任、生物信息学和基因组学Carol Grotnes Belk杰出教授Dan Janies博士说。
“利用高性能计算和人工智能可以迅速分析大规模数据集，以评估我们对H5N1等重要问题的准备情况，该病毒正在迅速传播到新的宿主和地区，包括美国的牛和农场工人。”
Janies和Ford，以及生物信息学助理教授Richard Allen White III博士带领学生Shirish Yasa、Khaled Obeid和Sayal Guirales-Medrano进行了这项开创性的研究，该研究经过同行评审后于3月17日在《eBioMedicine》杂志上发表。
分析H5N1抗体相互作用
虽然禽流感尚未实现人传人，但它已经在动物中被认为是大流行病。
该病毒已感染小型哺乳动物和数百种野生及家养鸟类。近年来，H5N1已扩展到更大的哺乳动物，包括牛。这种宿主范围的变化显著增加了人类感染的风险，尤其是在病毒进化以逃避免疫防御的情况下。
正如Ford所解释的那样，抗体与新病毒株结合亲和力的减弱意味着我们可能面临一种能够高效感染人类的H5N1毒株，其后果可能非常严重。
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CIPHER团队的数据和发现可以帮助公共卫生决策者更前瞻地努力控制H5N1。
“通过大规模的高性能和云计算，我们使用人工智能和其他建模工具来计算回答这些问题，”Ford解释道。“在这项研究中，我们的目标是更具前瞻性，以预测H5N1流感的潜在健康影响，防止重大事件让我们措手不及。”
禽流感跳跃至牛类，现在是人类
尽管许多人简单地称之为“禽流感”，但科学家们长期以来一直在监测禽流感，发现它确实是一种人畜共患病病毒——这意味着它可以并且确实从鸟类跳到哺乳动物，如牛和人类。北卡罗来纳大学夏洛特分校的研究表明，当前的病毒谱系同样能够感染鸟类和哺乳动物细胞。
事实上，最新的H5N1毒株显示出病毒在哺乳动物中的复制能力比以前知道的要强得多。
北卡罗来纳大学夏洛特分校团队的最新研究记录了H5N1“增强的免疫逃逸能力”。
在3月17日的一篇预印本手稿（正在接受同行评审）中，研究人员解释说，病毒的一个特定基因随着时间发生了变化——使禽流感能够提高其劫持哺乳动物细胞的能力。
结合之前发表在《eBioMedicine》上的研究，这些发现提供了紧急洞察，因为禽流感对全球农业利益构成持续威胁，并引发了越来越多的人类健康警报。
该团队实时模拟H5N1进化的能力建立了病毒变化的速度，这对于预测和应对公共卫生威胁至关重要。
正如Janies指出的：“当你研究像病毒这样快速进化的东西时，速度是至关重要的。”
疫苗效力和感染控制
在北卡罗来纳大学夏洛特分校，教职员工和学生研究人员已经分析了近一年的禽流感变异体的免疫蛋白相互作用。
由于他们在SARS-CoV-2大流行期间组装的计算工具，该团队在2024年7月首次发表了关于H5N1病毒谱系的预印本发现——仅在德克萨斯州一名农场工人被证实因接触牛而感染后的四个月。
通过高性能计算建模，该团队分析了超过1800种病毒蛋白-宿主抗体相互作用，追踪了H5N1血凝素（HA）蛋白的进化过程。这些蛋白质是病毒进入宿主细胞的关键成分。研究结果表明，病毒越来越能够结合由先前感染或疫苗接种产生的抗体，这表明免疫反应随时间逐渐减弱。
高性能计算建模是快速和大规模解决多个生物学变异角度的一种途径。它帮助我们调整直觉，找到疫苗效力和感染控制的正确方法，因为病毒在不断进化。”
Dan Janies博士，CIPHER联合主任，生物信息学和基因组学Carol Grotnes Belk杰出教授
来源：
北卡罗来纳大学夏洛特分校
期刊参考：
Ford, C. T., et al. (2025). 大规模计算建模H5流感变异体对抗HA1中和抗体。《eBioMedicine》。doi.org/10.1016/j.ebiom.2025.105632。
(全文结束)
