Questo report descrive le caratteristiche genetiche del genoma completo di 27 virus influenzali aviari ad alta patogenicità (HPAI) H5N8, H5N5 e H5N1 europei, recentemente identificati in Belgio, Croazia, Danimarca, Regno Unito, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia e Svezia. Le analisi si basano su sequenze prodotte dall’EURL o depositate in banca dati (GISAID) dagli stati membri (dati disponibili al 7 dicembre 2020).

Analisi filogenetiche

Dall’analisi filogenetica del gene HA, si evidenzia che tutti i virus HPAI H5 europei fanno parte del clade 2.3.4.4B e formano un unico cluster genetico, raggruppandosi assieme a virus HPAI H5 identificati in Kazakistan e Russia a partire da luglio 2020 (Figura 1). La correlazione genetica di questo cluster con virus HPAI H5 individuati in Egitto a partire dal 2017 e in Iraq da maggio 2020, suggerisce che nord Africa e sud-ovest asiatico potrebbero essere le aree geografiche in cui hanno circolato i progenitori degli HPAI H5 europei negli ultimi anni. Tuttavia, per confermare quest’ipotesi, sono necessari ulteriori dati genetici provenienti da queste regioni.

Genotipi riassortanti

La caratterizzazione del genoma completo dei virus oggetto di studio ha evidenziato che i virus HPAI H5 europei presentano costellazioni genetiche diverse, probabilmente generate in seguito ad eventi di riassortimento (cioè di scambio di porzioni del genoma) con virus influenzali a bassa patogenicità (LPAI) che hanno circolato o stanno circolando nei volatili selvatici in Eurasia e Africa. In base alla diversa composizione genica dei virus analizzati, sono stati identificati 5 diversi genotipi appartenenti ai sottotipi H5N8 (genotipo i),  H5N1 (genotipo ii) e H5N5 (genotipi iii-v) (Figura 2, fonte: “Scientific report: Avian influenza overview August – December 2020” nell’EFSA Journal 2020). Quattro di questi genotipi (i, ii, iv e v) sono stati individuati in Europa.

  • Genotipo i: a questo genotipo appartengono i virus H5N8 identificati e sequenziati in Belgio, Croazia, Danimarca, Regno Unito, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia e Svezia. Questi virus si raggruppano tra loro e con i ceppi H5N8 identificati in Iraq ed Egitto, per tutti i segmenti genici.
  • Genotipo ii: a questo genotipo appartengono i virus H5N1 identificati e sequenziati nei Paesi Bassi e in Italia. Questi virus si sono generati in seguito a eventi di riassortimento con virus LPAI circolanti nei volatili selvatici in Eurasia, dai quali hanno acquisito sei (PB2, PB1, PA, NP, NA e NS) su otto (6/8) segmenti genici. I segmenti genici HA e M si raggruppano invece con i virus HPAI H5N8 europei.
  • Genotipo iii: a questo genotipo appartengono i virus H5N5 russi. Questi mostrano la stessa costellazione genetica dei virus H5N8 ad eccezione del gene NA, che è stato acquisito dai virus LPAI russi circolanti nei volatili selvatici.
  • Genotipo iv: a questo genotipo appartengono i virus H5N5 tedeschi e belgi. Questi virus si raggruppano con i virus HPAI H5N8 europei per i geni PB2, PB1, HA, NP, M e NS e con i virus LPAI russi che circolano nei volatili selvatici per i geni NA e PA.
  • Genotipo v: a questo genotipo appartengono i virus H5N5 danesi. Questi virus si raggruppano con i virus HPAI H5N8 europei per i geni HA, M, PB1, NS; con i virus HPAI H5N5 di Germania e Belgio per i geni NA e PA; e con i virus LPAI che circolano nei volatili selvatici in Eurasia e Africa per i geni PB2 e NP.

Analisi spazio-temporale delle dinamiche di diffusione del virus

Al fine di studiare le dinamiche di diffusione dei virus HPAI H5 in Europa, è stata effettuata un’analisi filogeografica discreta per il gene HA dei virus HPAI H5Nx europei. I risultati hanno evidenziato che le nuove introduzioni virali si sono verificate probabilmente in seguito alle migrazioni autunnali dei volatili selvatici dall’Asia centrale all’Europa. Si è evidenziato un intenso movimento di virus tra i paesi dell’Europa settentrionale (Paesi Bassi, Germania, Belgio e Danimarca) e una diffusione virale dal nord al sud Europa (Figura 3). Questi risultati sono supportati dall’analisi filogeografica continua, che evidenzia diverse introduzioni virali dall’Europa settentrionale ai paesi dell’Europa meridionale (Italia e Croazia) (video).

Ringraziamenti

Desideriamo ringraziare gli autori e i laboratori che hanno originato e depositato le sequenze nel database EpiFlu ™ di GISAID, su cui si basano queste analisi.

Desideriamo ringraziare i seguenti rappresentanti degli Stati membri che hanno condiviso le sequenze dei virus HPAI H5 europei: Mieke Steensels (Belgio), Vladimir Savic (Croazia), Charlotte Hjulsager (Danimarca), Timm Harder (Germania), Krzysztof Śmietanka (Polonia), Nancy Beerens (Paesi Bassi), Siamak Zohari (Svezia) e Ian Brown dell’APHA (Regno Unito) e Ilya Chvala del Federal Center for Animal Health (FGBI “ARRIAH”, Russia).

Bibliografia

EFSA (European Food Safety Authority), ECDC (European Centre for Disease Prevention and Control), EURL (European Reference Laboratory for Avian Influenza), Adlhoch C, Fusaro A, Gonzales JL, Kuiken T, Marangon S, Niqueux É, Staubach C, Terregino C and Baldinelli F, 2020. Scientific report: Avian influenza overview August – December 2020. EFSA Journal 2020;18(12):6379, 57 pp. doi:10.2903/j.efsa.2020.6379.

Figure & Video

HPAI H5Nx viruses in Europe - November 2020 - Phylogenetic Tree

Figura 1.Albero filogenetico Maximum Likelihood del gene HA (clade 2.3.4.4B). Il riquadro grigio mostra i virus HPAI H5 identificati tra maggio e novembre 2020. Gli H5N8 europei sono evidenziati in blu; gli H5N5 europei sono evidenziati in fucsia; gli H5N1 europei sono evidenziati in verde. I supporti di bootstrap maggiori o uguali a 80 sono indicati accanto ai nodi.

HPAI H5Nx viruses in Europe - November 2020 - Genotypes

Figura 2.Genotipi virali (HPAI H5) identificati in Eurasia a partire da maggio 2020 e rispettiva localizzazione geografica, basata sulle sequenze disponibili in banca dati. Barre blu: segmenti genici provenienti da HPAI H5N8 eurasiatici/africani dell’ondata epidemica iniziata nel 2016; barre verdi: segmenti genici strettamente correlati ai virus LPAI che circolano nei volatili selvatici in Eurasia; barre rosa: segmenti genici strettamente correlati ai virus LPAI identificati nei volatili selvatici in Russia; barre gialle: segmenti genici strettamente correlati ai virus LPAI identificati nei volatili selvatici in Asia e Africa. Fonte: Scientific report: Avian influenza overview August – December 2020, EFSA Journal 2020 (doi: 10.2903 / j.efsa.2020.6379).

HPAI H5Nx viruses in Europe - November 2020 - Map

Figura 3.La mappa mostra i probabili movimenti del virus, supportati dal punto di vista statistico, sulla base dell’analisi filogeografica discreta del gene H5 dei virus HPAI H5Nx, identificati in Eurasia a partire da maggio 2020. Lo spessore delle linee tratteggiate è proporzionale al supporto statistico: molto forte (BF>150), forte (20<BF<150) e positivo (10<BF<20). Ogni paese è evidenziato con lo stesso colore utilizzato nell’albero Maximum Clade Credibility (MCC) del gene HA (in alto a sinistra), che mostra le relazioni evolutive tra i virus H5 provenienti da Europa, Asia centrale, Egitto e Iraq.

Video.Modello di dispersione spazio-temporale dei virus HPAI H5Nx identificati in Europa, Russia e Kazakistan tra l’1 luglio e il 24 novembre 2020,. Le linee nere e i punti rappresentano parte dei rami e dei nodi dell’albero Maximum Clade Credibility (MCC) del gene HA. I contorni rappresentano l’incertezza statistica delle posizioni stimate nei nodi interni.