Virút cúm là căn nguyên chủ yếu gây nên các dịch viêm đường hô hấp ở các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới hàng năm [66]. Trong đó, virút cúm A có tính đa dạng về vật liệu di truyền. Với sự lưu hành đồng thời hai phân týp của virút cúm A/H1N1 và A/H3N2, sự biến đổi của vật liệu di truyền (đột biến) hoặc có sự pha trộn của các phân đoạn gen của các virút cúm A khác nhau khi cùng đồng nhiễm trên một tế bào dẫn tới sự thay đổi kháng nguyên (thay đổi nhỏ và thay đổi lớn kháng nguyên) [19, 68]. Vật liệu di truyền ARN của virút cúm A, đặc biệt là kháng nguyên bề mặt HA và NA, dưới áp lực chọn lọc luôn thay đổi để thích nghi với hệ
thống miễn dịch của tế bào vật chủ. Những nghiên cứu về đặc điểm di truyền học đóng vai trò quan trọng việc phát hiện các chủng virút cúm A mới có khả năng tiềm tàng gây dịch trên diện rộng hoặc đại dịch trên toàn cầu [27].
Dựa vào các chủng virút cúm phân lập được trong giai đoạn 2001-2007, chúng tôi tiến hành giải trình tự gen HA và NA của virút cúm A/H1N1 và A/H3N2 để xác định những thay đổi liên quan đến sự tiến hóa của virút cúm A theo mùa tại Miền Bắc Việt Nam [29].
Bảng 3.8. Số chủng virút cúm giải trình tự nucleotide gen HA và NA tại Miền Bắc Việt Nam, 2001 – 2007
Từ năm 2001-2007, 35 mẫu virút cúm A/H1N1 và 32 mẫu virút cúm A/H3N2 phân lập được tại Miền Bắc Việt Nam đã được giải trình tự nucleotide gen HA và NA (bảng 3.8).
Trong nghiên cứu này chúng tôi đã sử dụng các chủng virút dự tuyển cho vắc xin cúm theo mùa tại khu vực Bắc Bán cầu trong giai đoạn 2001-2007 làm các chủng virút chuẩn để so sánh. Các chủng virút đó là :
- Chủng cúm A/H1N1: A/New Caledonia/20/99
A/Solomon Islands/3/2006
Năm Số mẫu giải trình tự nucleotide
Cúm A/H1N1 Cúm A/H3N2 2001 2 0 2002 6 6 2003 18 1 2004 0 9 2005 4 12 2006 5 0 2007 0 4 Tổng số 35 32
- Chủng virút cúm A/H3N2: A/Panama/2007/99
A/Fujian/411/02
A/California/7/04
A/Brisbane/10/07
3.2.3.1. Đặc điểm di truyền học của virút cúm mùa A/H1N1, 2001-2006
Nghiên cứu của chúng tôi dựa trên phân tích các chủng virút cúm A/H1N1 lưu hành tại Miền Bắc Việt Nam từ năm 2001-2006, năm 2004 và 2007 hầu như không có sự lưu hành của virút cúm A/H1N1. Cây gia hệ HA (35 chủng) và NA (20 chủng) của virút cúm A/H1N1 được xây dựng dựa trên phương pháp Neigbour Joining (NJ), sử dụng chủng A/New Caledonia/20/99 (H1N1) làm gốc cây gia hệ (hình 3.10 và 3.11).
Bảng 3.9. Phân nhóm vật liệu di truyền gen HA và NA virút cúm A/H1N1
theo năm, 2001-2006
Kết quả phân tích vật liệu di truyền cho thấy gen HA và NA của virút cúm mùa A/H1N1 được chia thành 4 nhóm: I, II, III và IV (bảng 3.9).
* Đặc điểm di truyền học gen HA của virút cúm A/H1N1
So sánh với chủng virút cúm A/H1N1 sử dụng trong thành phần vắc xin năm 2001-2006 của Bắc Bán cầu (A/New Caledonia/20/99), các chủng phân lập tại Miền Bắc Việt Nam có gen HA thuộc nhóm I, II, III, có 5 axit amin thay đổi so với chủng virút sử dụng vắc xin cúm mùa giai đoạn 2001 – 2006 (A/Hanoi/1863/01, A/Hanoi/979/03…). Theo báo cáo của Trung tâm Cúm chuẩn thức của TCYTTG, phần lớn các chủng virút cúm A/H1N1 lưu hành năm 2005 có tính kháng nguyên gần với chủng vắc xin A/New Caledonia/20/99 [51]. Trong đó, chủng A/Virginia/4/2005 cùng thuộc nhóm III với các chủng A/H1N1 đang lưu hành tại Việt Nam năm 2005-2006 [51].
Chủng virút cúm mùa A/H1N1 xuất hiện vào tháng 5/2006 (A/Hanoi/BM344/06) có gen HA thuộc nhóm IV và có 12 axit amin thay đổi. Chủng virút này có độ tương đồng cao (99%) so với chủng A/Solomon Island/3/06 sử dụng cho vắc xin cúm mùa 2007-2008 (hình 3.10) [143].
Nhóm Năm lưu hành Gen HA Gen NA I 2001 – 2002 2001 và 2002 II 2001, 2002 và 2003 2002 và 2003 III 2005 và 2006 2005 và 2006 IV 2006 2006
* Đặc điểm di truyền học gen NA của virút cúm A/H1N1
Tương tự kết quả phân tích gen HA, gen NA của virút cúm mùa A/H1N1 trong giai đoạn 2001-2006 cũng phân tách thành 4 nhóm I, II, III và IV. Trong đó nhóm I bao gồm các chủng virút lưu hành năm 2001 và 2002 và có độ tương đồng cao với chủng virút A/New York/241/01. Các chủng virút lưu hành trong năm 2003 tạo thành một nhóm độc lập - nhóm II, và có độ tương đồng cao với chủng A/Hanoi/1863/01 (hình 3.11). Tại nhóm III - nhóm bao gồm các chủng virút lưu hành năm 2005 và 2006, tuy được tập trung thành trong một nhóm, nhưng có sự tách thành các nhánh nhỏ theo năm lưu hành trên cả 2 gen HA và NA. Nhóm IV, trong nghiên cứu này có chủng đại diện là A/Hanoi/BM344/06.
Tuy 4 nhóm được hình thành trong quá trình thiết lập cây gia hệ nhưng các nhóm I, II và II đều có xuất phát điểm chung, có độ tương đồng cao trên cả gen HA và NA trong khi nhóm IV được phân tách rõ ràng và kết quả là sự thay đổi về đặc tính kháng nguyên của virút cúm A/H1N1 bắt đầu. Chủng vắc xin dự tuyển cho Bắc Bán cầu năm 2007-2008 (bảng 3.14) đã chứng minh điều đó (A/New Caledonia/20/99 chuyển thành A/Solomon Islands/3/2006).
Sự phân chia nhóm trên gen HA và NA của virút cúm A/H1N1 dường như gắn liền với diễn biến về thời gian, mô tả rõ nét về sự tiến hóa của virút cúm về mặt di truyền và đó cũng là những yếu tố để dự đoán sự xuất hiện của những virút cúm mới.
Như vậy, virút cúm mùa A/H1N1 lưu hành tại Hà nội từ năm 2001-2007 có kiểu hình của gen HA và NA tương đối ổn định, ít thay đổi, biến đổi từ chủng A/Hanoi/1863/01 (tương đương chủng A/New Caledonia/20/99 (2001-2006) tới chủng A/Hanoi/BM344/06 (tương đương chủng A/Solomon Island/3/06 (2007- 2008). Gen HA và gen NA biến đổi độc lập theo một trật tự liên tiếp (bảng 3.9).
Tại Việt Nam, mùa cúm năm 2001-2002 đã không phát hiện được sự lưu hành của phân týp virút cúm mới A/H1N2 trong khi virút cúm mới này đã gây nên các vụ dịch tại Nhật Bản cũng như nhiều nước khác trên thế giới năm 2001-2002 [32, 42, 151].
3.2.3.2. Đặc điểm di truyền học của virút cúm A/H3N2, 2001-2007
Cây gia hệ HA và NA của virút cúm A/H3N2 được xây dựng dựa trên phương pháp Neigbour Joining (NJ), sử dụng chủng A/Moscow/10/99 (H3N2) làm gốc cây gia hệ ( hình 3.12, 3.13 và 3.14).
Hình 3.14. Cây gia hệ gen HA và NA của virút cúm mùa A/H3N2, 2007 A/Hanoi/Q31/2007 (Jan) A/Hanoi/N27/2007 (Jan) A Niigata Y09 2007 A Kyoto K332 2007 A/Hanoi/N64/2007(Feb) A/Hanoi/N35/2007 (Jan) A Kyoto K94 2007 A Niigata F33 2007 A Niigata F01 2007 A Gunma G026 2007 A Gunma G030 2007
A/Ho Chi Minh/FLUGSC070572/2007 (Jun)
A/Nhatrang/6/2007 (Jan)
A/Ho Chi Minh/FLUGSC070425/2007 (Apr)
A/Nhatrang/97/2007 (Mar) A Kyoto K258 2007 A Nagasaki N12 2007 A Nepal 921 2006 A Gunma G22 2007* A Kyoto K100 2007* A Niigata F196 2007* A Niigata Y35 2007* A Nagasaki N14 2007* A Nagasaki N18 2007* A Kyoto K12 2007* A Niigata F02 2007* A Gunma G090 2007* A Niigata F19 2007* A Gunma G19 2007* A Niigata F445
2007* A/Ho Chi Minh/FLUGSC070422/2007 (Apr)
A/Niigata/F85/2006* A/Nhatrang/233-06/2006* (Jan) A Hanoi TN399 2005* (Oct) A/Nhatrang/50/2007 (Jan) A Kyoto K08 2007 A Nagasaki N35 2007 A/Gunma/K1/2006* A Niigata F171 2006*
A/Miyagi/S125/2006* A/Nhatrang/01-PK1/2007* (Jun)
A/Ho Chi Minh/FLUGSC070600/2007* (Jun)
A Nagasaki N146 2007* A Nagasaki N38 2007* A Brisbane 10 2007 CDC A Nagasaki N42 2007* A Gunma G04 2007* A Kyoto K330 2007*
A/Ho Chi Minh/FLUGSC070612/2007* (Jun) A/Ho Chi Minh/FLUGSC070621/2007* (Jun)
A Nagasaki N002 2007* A Nagasaki N015 2008* A Nagasaki N22 2007* A Kyoto K007 2008* A Kyoto K151 2008* A Kyoto K106 2008* A Niigata F193 2008* A Niigata F064 2008* A Niigata F099 2008* A/Niigata/F258/2006* A/Miyagi/N1267/2005* A/Yamagata/K395/2005* A Miyagi 1233 2005* A/Nagasaki/N1/2005* A Wisconsin 67 2005* A/Nagasaki/N45/2006* A/Miyagi/S521/2006 A/Miyagi/S127/2006 A/Miyagi/S130/2006 A/Fukuoka/F16/2006 A Fukuoka 489 2005 A Nagasaki N100 2006 A/Wellington/1/2004 A New York 55
2004 A Wyoming 3 2003 A Fujian 411 2002 A Panama 2007 1999 99 63 89 99 59 41 67 99 80 46 39 97 62 70 80 73 63 69 17 67 62 65 54 63 48 34 62 61 47 17 29 80 76 64 63 15 27 44 84 59 77 50 35 49 53 43 36 60 69 61 58 83 64 41 63 36 91 15 11 54 5 3 3 38 0.005
Bảng 3.10. Phân nhóm vật liệu di truyền gen HA và NA virút A/H3N2 theo năm, 2001 - 2006
Không giống kết quả phân tích vật liệu di truyền của virút cúm A/H1N1 trong giai đoạn 2001-2007 tại Miền Bắc Việt Nam, gen HA của virút cúm mùa A/H3N2 được chia thành 4 nhóm: I, II, II và IV; trong khi đó gen NA được chia thành 2 nhóm: I và II (bảng 3.10). Năm 2006 hầu như không có sự lưu hành của virút cúm A/H3N2.
* Đặc điểm di truyền học gen HA của virút cúm A/H3N2
Hình ảnh cây gia hệ HA của virút cúm A/H3N2 lưu hành tại Miền Bắc Việt Nam đã mô tả rất rõ sự tiến hóa về vật liệu di truyền của phân týp này. Các nhóm virút cúm A/H3N2 hình thành trong giai đoạn này có độ phân tách rõ rệt, liên quan chặt chẽ với năm lưu hành virút (hình 3.12). Sự tương đồng gia hệ qui ước từ 100 (nhóm I) sang 99 (nhóm II) giảm dần xuống 84 (nhóm III) và 70 (nhóm IV). Tương ứng với các nhóm như vậy là các virút lưu hành vào các năm 2003- 2004 và đầu năm 2005 (nhóm III) và 2005 (nhóm IV). Đặc biệt, trong nhóm III được chia ra thành 2 nhóm phụ là IIIa và IIIb, tuy cùng một nhóm do có độ tương đồng cao, nhưng nhóm IIIb đã thể hiện chiều hướng phân tách thành nhóm IV và dường như là gốc của nhóm IV. Kết quả trên gợi ý rằng sự tiến hóa của virút cúm A/H3N2 tại Miền Bắc Việt Nam có thể là quá trình tự tiến hóa trong chính cá thể virút, không phụ thuộc nhiều vào yếu tố bên ngoài (tích hợp bởi các gen của virút cúm khác).
Nhóm Năm lưu hành Gen HA Gen NA I 2002 2002 – 2003 II 2003 2004-2005 IIIa, IIIb 2003-2004, 2005 IV 2005
Nghiên cứu của Chi XS [23] cho thấy một số virút cúm A/H3N2 có độ tương đồng gen HA cao với virút A/Fujian/411/02 đã xuất hiện tại một số nước Châu Âu vào cuối năm 2001 và đầu năm 2002. Virút cúm này đã lan rộng ra các nước Châu Á và Châu Mỹ vào giữa năm 2003 và là nguyên nhân chính của các vụ dịch cúm trong năm 2003-2004 trên phạm vi toàn cầu [14, 15, 138, 139, 140]. Kết quả cây gia hệ trong nghiên cứu này cho thấy các virút cúm A/H3N2 lưu hành năm 2002 tại Việt Nam tập trung tại vị trí giữa 2 virút A/Panama/2007/99 và A/Fujian/411/02. Kết quả trên cho phép nghĩ rằng: virút cúm A/H3N2 lưu hành năm 2002 phải có những thay đổi nhất định trong quá trình chuyển đổi từ A/Panama/2007/99 sang A/Fujian/411/02.
Các chủng phân lập cuối năm 2003 (9/2003) đến năm 2004 thuộc nhóm IIIa, có sự tương đồng với chủng sử dụng cho vắc xin cúm mùa 2004-2005 (A/Wellington/1/04). Chủng này được phân lập tại NewZealand tháng 1/2004. Một số chủng phân lập năm 2005 thuộc nhóm IIIb, tương đồng với chủng A/California/7/04. Một phần quan trọng trong cây gia hệ của virút cúm A/H3N2 lưu hành tại Việt Nam đó là các virút lưu hành năm 2005 được tập trung trong nhóm IV. Cùng trong nhóm này, virút cúm A/Wincosin/67/05 được xác nhận là chủng virút dự tuyển cho vắc xin cho khu vực Bắc Bán cầu, 2006-2007.
Như vậy, virút cúm A/H3N2 lưu hành tại Việt nam năm 2001-2006 đã thực hiện sự tiến triển theo trình tự từ chủng A/Hanoi/190/02 (tương tự chủng A/Panama/2007/99) đến A/Hanoi/695/03 (tương tự chủng A/Fujian/411/02) và A/Hanoi/TN388/05 (tương tự chủng A/Wincosin/67/05).
Việt Nam là quốc gia có chiều dài địa lý trên 3000km, với hình thái khí hậu khác biệt giữa ba khu vực Miền Bắc, Miền Trung và Miền Nam. Biểu hiện của các bệnh truyền nhiễm khác nhau giữa hai Miền Bắc và Miền Nam cũng có nhiều khác biệt như: bệnh nhiễm virút Dengue, Viêm não Nhật bản B... Vì vậy, sự lưu hành của virút cúm mùa tại các vùng miền cũng có thể có những sự khác biệt. Chúng tôi tiến hành phân tích virút cúm A/H3N2 lưu hành tại ba khu vực Miền Bắc, Miền Trung và Miền Nam năm 2007 để tìm hiểu sự khác biệt này. Kết quả cây gia hệ gen HA
cho thấy có sự tương đồng lớn giữa virút cúm A/H3N2 lưu hành tại Miền Trung và Miền Nam (hình 3.14). Các virút này phân lập tại các tháng khác nhau có những sự khác nhau, tuy nhiên đều đan xen với nhau trong cùng nhóm. Trong khi virút cúm A/H3N2 lưu hành tại Miền Bắc thì tập trung vào một nhóm riêng biệt và không có sự đan xen với các virút phân lập tại Miền Trung và Miền Nam. Kết quả trên cho thấy, sự tiến hóa của virút cúm A/H3N2 tại Việt Nam năm 2007 có khả năng chịu ảnh hưởng của yếu tố địa lý và nghiên cứu này cần phải tiến hành tiếp tục vào những năm tiếp theo.
* Đặc điểm di truyền học gen NA của virút cúm A/H3N2
Không giống sự đa dạng về kiểu hình của gen HA, gen NA của virút cúm A/H3N2 lưu hành tại Việt nam giai đoạn 2001-2007 chỉ tập trung vào 2 nhóm chính là :
- Nhóm I: gồm các virút lưu hành năm 2002-2003. - Nhóm II : gồm các virút lưu hành năm 2004-2005.
Như vậy, sự thay đổi của gen HA đóng vai trò quan trọng trong sự tiến hóa của virút cúm. Hệ quả của sự tiến hóa này là sự thay đổi về đặc tính kháng nguyên và sự xuất hiện các dòng virút cúm mới, yêu cầu phải có sự thay đổi trong thành phần vắc xin để có thể phòng chống nhiễm virút cúm một các có hiệu quả.
Virút cúm lưu hành quanh năm tại các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới nên việc giám sát sự thay đổi vật liệu di truyền để xác định sự tiến hóa của virút là hết sức quan trọng. Những chủng virút cúm mới dường như hay xuất hiện tại các nước Châu Á sớm hơn so với các nước ôn đới, nơi mà virút chỉ lưu hành vào một mùa rõ rệt trong năm.
* Đặc điểm di truyền học vủa virút cúm mùa lưu hành tại Miền Bắc Việt Nam năm 2001-2007
- Tính đa dạng di truyền của virút cúm A/H1N1 thấp hơn virút cúm A/H3N2. Trong 8 năm nghiên cứu, virút cúm A/H1N1 có 2 lần thay đổi cấu trúc di truyền ( từ
A/New Caledonia/20/99 sang A/Solomon Islands/3/06) trong khi cúm A/H3N2 thay đổi 4 lần (A/Panama/2007/99 (2001-2002) – A/Fujian/411/02 (2002- 2003) – A/Wincosin/67/05 (2006-2007) đến A/Brisbane/10/07 (2007-2008). Điều này cũng phù hợp với nghiên cứu của Holmes và cs [54].
- Sự đa dạng di truyền của gen HA phổ biến hơn gen NA trong cả 2 phân týp A/H1N1 và A/H3N2 tại Miền Bắc Việt Nam.
- Tại các vùng địa lý khác nhau (Miền Bắc, Miền Trung và Miền Nam), sự đa dạng di truyền của virút cúm A/H3N2 cũng có thể quan sát được.
* Đăng ký trình tự gen mã hóa HA và NA của virút cúm A/H1N1 và A/H3N2 trong Ngân hàng dữ liệu ADN Nhật Bản ((DNA Data Bank of Japan - DDBJ)
Sau khi xác định trình tự gen mã hóa HA và NA của virut cúm A/H1N1 và