First detection of influenza A virus subtypes H1N1 and H3N8 in the Antarctic region: King George Island, 2023

封面图片

如何引用文章

全文:

详细

Relevance. Influenza A virus is characterized by a segmented single-stranded RNA genome. Such organization of the virus genome determines the possibility of reassortment, which can lead to the emergence of new virus variants. The main natural reservoir of most influenza A virus subtypes are wild waterfowl. Seasonal migrations gather waterfowl from all major migration routes to nesting areas near the northern and southern polar circles. This makes intercontinental spread of influenza A viruses possible.

Objective ‒ to conduct molecular genetic monitoring and study the phylogenetic relationships of influenza A virus variants circulating in Antarctica in 2023.

Materials and methods. We studied 84 samples of biological material obtained from birds and marine mammals in April‒May 2023 in coastal areas of Antarctica. For 3 samples, sequencing was performed on the Miseq, Illumina platform and phylogenetic analysis of the obtained nucleotide sequences of the influenza A virus genomes was performed.

Results. The circulation of avian influenza virus in the Antarctic region was confirmed. Heterogeneity of the pool of circulating variants of the influenza A virus (H3N8, H1N1) was revealed. Full-length genomes of the avian influenza virus were sequenced and posted in the GISAID database (EPI_ISL_19032103, 19174530, 19174467).

Conclusion. The study of the genetic diversity of influenza A viruses circulating in the polar regions of the Earth and the identification of the conditions for the emergence of new genetic variants is a relevant task for the development of measures to prevent biological threats.

作者简介

Olesia Ohlopkova

Central Research Institute of Epidemiology, Rospotrebnadzor; Federal Research Center for Fundamental and Translational Medicine

编辑信件的主要联系方式.
Email: ohlopkova.lesia@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8214-7828

PhD in Biology, Senior Researcher of the Laboratory of Experimental Pharmacology, Virology Research Institute

俄罗斯联邦, 111123, Moscow; 630060, Novosibirsk

Artemy Goncharov

Institute of Experimental Medicine; Northwestern State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: phage1@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5206-6656

Doctor of Medical Sciences, Head of the Laboratory of Functional Genomics and Proteomics of Microorganisms; Professor of the Department of Epidemiology, Parasitology and Disinfection

俄罗斯联邦, 197022, St. Petersburg; 191015, St. Petersburg

Batyrbek Aslanov

Northwestern State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: Batyrbek.Aslanov@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-6890-8096

Doctor of Medical Sciences, Professor, and Head of the Department of Epidemiology, Parasitology and Disinfectology

俄罗斯联邦, 191015, St. Petersburg

Artem Fadeev

A.A. Smorodintsev Research Institute of Influenza, Ministry of Health of the Russian Federation

Email: artem.fadeev@influenza.spb.ru
ORCID iD: 0000-0003-3558-3261

Senior Researcher, Laboratory of Molecular Virology

俄罗斯联邦, 197376, St. Petersburg

Yuri Davidyuk

Federal State Educational Institution of Higher Education «Kazan (Volga Region) Federal University»

Email: JNDavidjuk@kpfu.ru
ORCID iD: 0000-0002-4409-2942

PhD in Biology, Senior Researcher at the Institute of Fundamental Medicine and Biology

俄罗斯联邦, 420008, Kazan

Alexey Moshkin

Federal Research Center for Fundamental and Translational Medicine

Email: alex.moshkin727@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1182-8247

researcher at the Research Institute of Virology

俄罗斯联邦, 630060, Novosibirsk

Kristina Stolbunova

Federal Research Center for Fundamental and Translational Medicine

Email: kristina.sunwo@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3376-945X

researcher, Research Institute of Virology

俄罗斯联邦, 630060, Novosibirsk

Marina Stepanyuk

Federal Research Center for Fundamental and Translational Medicine

Email: stepanunya1996@gmail.com
ORCID iD: 0009-0002-2658-7746

researcher, Research Institute of Virology

俄罗斯联邦, 630060, Novosibirsk

Ivan Sobolev

Federal Research Center for Fundamental and Translational Medicine

Email: sobolev_i@centercem.ru
ORCID iD: 0000-0002-4561-6517

PhD in Biology, Head of the Laboratory of Genomics and Evolution of Viruses, Research Institute of Virology

俄罗斯联邦, 630060, Novosibirsk

Marina Tyumentseva

Central Research Institute of Epidemiology, Rospotrebnadzor

Email: tyumantseva@cmd.ru
ORCID iD: 0000-0002-3145-3702

PhD in Biology, Head of the Laboratory of Genomic Editing of the Department of Molecular Diagnostics and Epidemiology

俄罗斯联邦, 111123, Moscow

Alexander Tyumentsev

Central Research Institute of Epidemiology, Rospotrebnadzor

Email: tyumantsev@cmd.ru
ORCID iD: 0000-0003-0537-2586

PhD in Biology, Head of the Laboratory of Experimental Pharmacology, Department of Molecular Diagnostics and Epidemiology

俄罗斯联邦, 111123, Moscow

Alexander Shestopalov

Federal Research Center for Fundamental and Translational Medicine

Email: amshestopalov@frcftm.ru
ORCID iD: 0000-0002-9734-0620

Doctor of Biological Sciences, Professor, Honored Worker of Science of the Russian Federation, Director of the Research Institute of Virology

俄罗斯联邦, 630060, Novosibirsk

Vasily Akimkin

Central Research Institute of Epidemiology, Rospotrebnadzor

Email: akinkin@pcr.ms
ORCID iD: 0000-0003-4228-9044

Doctor of Medical Sciences, Academician of the Russian Academy of Sciences, Professor, Honored Doctor of the Russian Federation, Laureate of the Prize of the Government of the Russian Federation in the field of science and technology, Director

俄罗斯联邦, 111123, Moscow

参考

  1. Bouvier N.M., Palese P. The biology of influenza viruses. Vaccine. 2008; 26(Suppl. 4): D49–53. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2008.07.039
  2. Fries A.C., Nolting J.M., Bowman A.S., Lin X., Halpin R.A., Wester E., et al. Spread and persistence of influenza A viruses in waterfowl hosts in the North American Mississippi migratory flyway. J. Virol. 2015; 89(10): 5371–81. https://doi.org/10.1128/JVI.03249-14
  3. Lvov D.K., Zhdanov V.M. Circulation of influenza virus genes in the biosphere. In: Zhdanov V.M., ed. Soviet Medical Reviews. Section E: Virology Reviews. Volume 1. Harwood Academic Publ. GmbH; 1984: 129–52.
  4. Lvov D.K. Circulation of Influenza Virus in Natural Biocenosis. In: Kurstak E., Maramorosh K., eds. Viruses and Enviroment. Academic Press; 1978: 351–80.
  5. Lvov D.K. Influenza A virus – a sum of populations with a common protected gene pool. In: Zhdanov V.M., ed. Soviet Medical Reviews. Section E: Virology Reviews. Volume 2. Harwood Academic Publ. GmbH; 1984: 15–37.
  6. Lvov D.K., Kaverin N.V. Avian influenza in Northern Eurasia. In: Klenk H.D., Matrosovich M.N., eds. Avian Influenza. Volume 27. Basel: Karger; 2008: 41–58.
  7. Lvov D.K., Ilyichev V.D., ed. Bird Migration and Transmission of Infectious Agents [Migratsiya ptits i perenos vozbuditelei infektsii]. Moscow: Nauka; 1979. (in Russian)
  8. Walker P.J., Siddell S.G., Lefkowitz E.J., Mushegian A.R., Adriaenssens E.M., Alfenas-Zerbini P., et al. Recent changes to virus taxonomy ratified by the International Committee on Taxonomy of Viruses. Arch. Virol. 2022; 167(11): 2429–40. https://doi.org/10.1007/s00705-022-05516-5
  9. Gass J.D. Jr., Dusek R.J., Hall J.S., Hallgrimsson G.T., Halldórsson H.P., Vignisson S.R., et al. Global dissemination of influenza A virus is driven by wild bird migration through arctic and subarctic zones. Mol. Ecol. 2023; 32(1): 198–213. https://doi.org/10.1111/mec.16738
  10. Wille M., Holmes E.C. The ecology and evolution of influenza viruses. Cold. Spring Harb. Perspect. Med. 2020; 10(7): a038489. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a038489
  11. Cowling B.J., Ip D.K., Fang V.J., Suntarattiwong P., Olsen S.J., Levy J., et al. Aerosol transmission is an important mode of influenza A virus spread. Nat. Commun. 2013; 4: 1935. https://doi.org/10.1038/ncomms2922
  12. Barratclough A., Ferguson S.H., Lydersen C., Thomas P.O., Kovacs K.M. A review of circumpolar arctic marine mammal health – a call to action in a time of rapid environmental change. Pathogens. 2023; 12(7): 937. https://doi.org/10.3390/pathogens12070937
  13. Lvov D.K. Ecology of viruses. In: Lvov D.K., ed. A Guide to Virology. Viruses and Viral Infections of Humans and Animals [Rukovodstvo po virusologii. Virusy i virusnye infektsii cheloveka i zhivotnykh]. Moscow: MIA; 2013: 66–86. (in Russian)
  14. Lvov D.K., Zdanov V.M., Sazonov A.A., Braude N.A., Vladimirtceva E.A., Agafonova L.V., et al. Comparison of influenza viruses isolated from man and from whales. Bull World Health Organ. 1978; 56(6): 923–30.
  15. Nielsen O., Clavijo A., Boughen J.A. Serologic evidence of influenza A infection in marine mammals of Arctic Canada. J. Wildl. Dis. 2001; 37(4): 820–25. https://doi.org/10.7589/0090-3558-37.4.820
  16. Celis J.E., Espejo W., Barra R., Gonzalez-Acuña D., Gonzalez F., Jara S. Assessment of trace metals in droppings of Adélie penguins (Pygoscelis Adeliae) from different locations of the Antarctic peninsula area. Adv. Polar Sci. 2015; 26(1): 1–7. https://doi.org/10.13679/j.advps.2015.1.00001
  17. Hahn S., Peter H.U., Quillfeldt P., Reinhardt K. The birds of the Potter Peninsula, King George Island, South Shetland Islands, Antarctica, 1965-1998. Marine Ornithology. 1998; 26: 1–6.
  18. Wille M., Aban M., Wang J., Moore N., Shan S., Marshall J., et al. Antarctic penguins as reservoirs of diversity for avian avulaviruses. J. Virol. 2019; 93(11): e00271-19. https://doi.org/10.1128/JVI.00271-19
  19. Siniff D.B., Garrott R.A., Rotella J.J., Fraser W.R., Ainley D.G. Opinion: Projecting the effects of environmental change on Antarctic seals. Antarct. Sci. 2008; 20(5): 425–35. doi: 10.1017/S0954102008001351
  20. Shao W., Li X., Goraya M.U., Wang S., Chen J.L. Evolution of influenza A virus by mutation and re-assortment. Int. J. Mol. Sci. 2017; 18(8): 1650. https://doi.org/10.3390/ijms18081650
  21. Thorsson E., Zohari S., Roos A., Banihashem F., Bröjer C., Neimanis A. Highly pathogenic avian influenza A(H5N1) virus in a Harbor porpoise, Sweden. Emerg. Infect. Dis. 2023; 29(4): 852–5. https://doi.org/10.3201/eid2904.221426
  22. Markin A., Wagle S., Grover S., Vincent Baker A.L., Eulenstein O., Anderson T.K. PARNAS: objectively selecting the most representative taxa on a phylogeny. Syst. Biol. 2023; 72(5): 1052–63. https://doi.org/10.1093/sysbio/syad028
  23. Stamatakis A. RAxML version 8: a tool for phylogenetic analysis and post-analysis of large phylogenies. Bioinformatics. 2014; 30(9): 1312–3. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu033
  24. Short K.R., Richard M., Verhagen J.H., van Riel D., Schrauwen E.J., van den Brand J.M., et al. One health, multiple challenges: The inter-species transmission of influenza A virus. One Health. 2015; 1: 1–13. https://doi.org/10.1016/j.onehlt.2015.03.001
  25. Al Hajjar S., McIntosh K. The first influenza pandemic of the 21st century. Ann. Saudi Med. 2010; 30(1): 1–10. https://doi.org/10.4103/0256-4947.59365
  26. Yu J., Yao Q., Liu J., Zhou Y., Huo M., Ge Y. Concern regarding H3-subtype avian influenza virus. Front. Microbiol. 2023; 14: 1327470. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1327470
  27. Scholtissek C., von Hoyningen-Huene V. Genetic relatedness of the gene which codes for the nonstructural (NS) protein of different influenza A strains. Virology. 1980; 102(1): 13–20. https://doi.org/10.1016/0042-6822(80)90065-3
  28. Jahangir A., Ruenphet S., Sultana N., Shoham D., Takehara K. Genetic analysis of avian influenza viruses: cocirculation of avian influenza viruses with allele A and B nonstructural gene in Northern Pintail (Anas acuta) ducks wintering in Japan. Influenza Res. Treat. 2012; 2012: 847505. https://doi.org/10.1155/2012/847505
  29. Herfst S., Zhang J., Richard M., McBride R., Lexmond P., Bestebroer T.M., et al. Hemagglutinin traits determine transmission of avian A/H10N7 influenza virus between mammals. Cell Host Microbe. 2020; 28(4): 602–13.e7. https://doi.org/10.1016/j.chom.2020.08.011
  30. Shi Y., Wu Y., Zhang W., Qi J., Gao G.F. Enabling the ‘host jump’: structural determinants of receptor-binding specificity in influenza A viruses. Nat. Rev. Microbiol. 2014; 12(12): 822–31. https://doi.org/10.1038/nrmicro3362

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Phylogenetic tree for the hemagglutinin gene for influenza A virus subtype H1N1 isolates. Here and in Fig. 2‒5: The phylogenetic tree was constructed by the RAxML algorithm using the maximum likelihood (ML) method and the GTRGAMMA nucleotide substitution model. Statistical support for tree branches was determined by the rapid bootstrap method with 1000 replications. Support values below 70 are not shown. The phylogenetic tree is midpoint rooted. Ancestral sequences were reconstructed using the RAxML algorithm. Blue color on the trees indicates the sequences from this study. The oldest strains for genetic groups by hemagglutinin are shown in green. Substitutions in the corresponding reconstructed amino acid sequences are shown in red above the tree nodes.

下载 (2MB)
索引源数据
3. Fig. 2. Phylogenetic tree for the neuraminidase gene for influenza A virus subtype H1N1 isolates.

下载 (1MB)
索引源数据
4. Fig. 3. Phylogenetic tree for the hemagglutinin gene for influenza A virus subtype H3N8 isolates.

下载 (2MB)
索引源数据
5. Fig. 4. Phylogenetic tree for the neuraminidase gene for influenza A virus subtype H3N8 isolates.

下载 (2MB)
索引源数据
6. Fig. 5. Phylogenetic tree for the NS1 gene for influenza A virus isolates of subtypes H3N8 and H1N1.

下载 (1MB)
索引源数据

版权所有 © Ohlopkova O.V., Goncharov A.E., Aslanov B.I., Fadeev A.V., Davidyuk Y.N., Moshkin A.D., Stolbunova K.A., Stepanyuk M.A., Sobolev I.A., Tyumentseva M.A., Tyumentsev A.I., Shestopalov A.M., Akimkin V.G., 2024

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».