新型豬瘟疫苗的研究和應(yīng)用前景
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- 日期: 2018-06-13
- 來源: 《動物防疫一線》
豬瘟(slassical swine fever ,CFS)以出血和發(fā)熱為主要特征,呈急性或慢性經(jīng)過,是一種對豬危害極大的傳染病,被世界動物衛(wèi)生組織(OIE)列為法定報(bào)告動物傳染病。在世界許多國家和地區(qū),傳統(tǒng)疫苗接種是控制豬瘟的重要手段。目前使用的弱毒疫苗主要是中國豬瘟兔化弱毒疫苗、日本GPE疫苗和法國的Thireval疫苗。我國的豬瘟兔化弱毒疫苗性能穩(wěn)定、安全和免疫效果好,且無殘留能力,是國際公認(rèn)的唯一安全有效的弱毒疫苗,亦是國內(nèi)唯一應(yīng)用的弱毒疫苗。
1 CSFV基因缺失型弱毒疫苗
通過非天然宿主傳代選擇得到的突變株,其基因組可發(fā)生多個突變。當(dāng)某些與病毒復(fù)制無關(guān)的毒力或相關(guān)基因缺失突變后,其毒力喪失或明顯減弱,但病毒復(fù)制能力并不喪失,同時(shí)保持著良好的免疫原性。因此,通過基因工程技術(shù)致使病毒基因組中負(fù)責(zé)毒力的基因缺失,可以獲得基因缺失型弱毒疫苗株。
由于許多從RNA病毒獲得的cDNA具有感染性,所以人們預(yù)測RNA病毒缺失株的研究也將逐步開展。由于缺失型弱毒苗是人為地將病毒的毒力基因切除,往往不可能完全自行修復(fù),因而不會發(fā)生返祖現(xiàn)象,在遺傳特性上比較穩(wěn)定,是今后弱毒疫苗的研究方向之一。采用缺失的方法可能會制造出免疫原性好,且在安全性上更有保證的弱毒疫苗株,也可以改造現(xiàn)行的免疫原性還不能令人滿意的弱毒株以增強(qiáng)其安全性。
2 CSFV亞單位疫苗
應(yīng)用化學(xué)的方法從病毒粒子中分離出保護(hù)性抗原可以制成亞單疫苗。亞單位疫苗是病毒粒子的一部分,不含有核酸,較安全。亞單位疫苗的免疫原性通常較低,需要與佐劑合用,或偶聯(lián)到適當(dāng)?shù)妮d體上應(yīng)用。從完整病毒粒子上制備具有免疫原性的亞單位疫苗時(shí),由于抗原量的限制,制備過程復(fù)雜,成本往往比較高。因此,采用基因工程的方法,不僅能夠克隆得到編碼病毒保護(hù)性抗原的基因,而且能夠在體外對其進(jìn)行改造或修飾,并重新轉(zhuǎn)移到異源生物宿主體內(nèi)或培養(yǎng)細(xì)胞中,使病毒蛋白獲得大量表達(dá)。利用真核細(xì)胞高效表達(dá)系統(tǒng)來表達(dá)CSFV免疫原蛋白,并以此表達(dá)產(chǎn)物為抗原可獲得基因工程亞單位疫苗。
Hulist等將豬瘟病毒E2基因cDNA重組入核型多角體病毒(AcNPV),并在sf21細(xì)胞中表達(dá)。用20-100ug的表達(dá)蛋白免疫豬,可抵抗100LD50的豬瘟強(qiáng)毒攻擊,其誘導(dǎo)產(chǎn)生的中和抗體水平遠(yuǎn)高于由弱毒疫苗免疫產(chǎn)生的水平。目前,該蛋白的表達(dá)水平已被提高至60ug/mL,并且該疫苗于1998年被列入歐洲藥典。許多研究者對E2基因亞單位疫苗進(jìn)行了效力試驗(yàn),證明其對豬有良好的保護(hù)作用,但是不能有效防止豬瘟病毒的傳播。
桿狀病毒(Baculovirus)系昆蟲病毒,能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生大量的蛋白晶狀體——多角體蛋白。這些蛋白覆蓋并保護(hù)著核體內(nèi)的病毒粒子。該蛋白的表達(dá)受多角蛋白啟動子調(diào)控。通過痘苗病毒等在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的外源性病毒蛋白,經(jīng)提純后對動物也具有一定的免疫源性。桿狀病毒-昆蟲細(xì)胞系統(tǒng)可高水平表達(dá)外源蛋白,昆蟲細(xì)胞對蛋白質(zhì)的加工和運(yùn)轉(zhuǎn)過程與哺乳動物類似,所表達(dá)的蛋白“仿真”程度較高,已成為眾多亞單位疫苗研究的工具。亞單位疫苗具有安全、穩(wěn)定和可規(guī);a(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又可根據(jù)流行毒株的變化更換合適的CSFV E2 基因,因而具有廣闊的應(yīng)用前景。
3 CSFV活載體重組疫苗
某些病毒基因組的某一核苷酸序列,將其切除、突變或在該區(qū)域內(nèi)插入外源性基因片段后,均不影響病毒的復(fù)制,是病毒的復(fù)制非必需區(qū)。利用基因工程的方法可以將該復(fù)制非必需區(qū)克隆出來,體外改造后再將異源性病毒的保護(hù)性抗原基因及啟動子調(diào)控序列等插入其中,通過體內(nèi)同源重組技術(shù)獲得重組病毒,利用該重組病毒接種動物,不僅可以誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生針對異源性病毒的特異性免疫反應(yīng),而且在采用宿主特異性載體病毒時(shí),能夠使宿主獲得針對載體病毒株的免疫力。如果在載體病毒中同時(shí)插入多個異源性病毒的保護(hù)性抗原基因還可以達(dá)到一針防多病的目的。
偽狂犬病病毒(Pseudorabies virus,PRV)基因組為一線性DNA分子,約150kb,外源基因可穩(wěn)定地插入其DNA。將與PRV毒性相關(guān)的糖蛋白I(gI)和胸苷激酶(TK)基因滅活,使PRV弱毒化,從而成為發(fā)展亞單位重組疫苗的一個較理想載體。將CSFV E2基因克隆到該病毒活載體上,即可獲得對偽狂犬病和豬瘟的雙重保護(hù)。Moormann等于1996年拼接出C-株感染性全長cDNA,用強(qiáng)毒E2基因取代原有E2基因,構(gòu)建出了豬瘟雜交病毒。這一技術(shù)改變了傳統(tǒng)意義上的弱毒疫苗研究程式,并且在研究豬瘟病毒的基因功能和感染、復(fù)制、免疫機(jī)理方面具有重大意義。
目前用于表達(dá)外源性病毒蛋白的載體包括PRV、痘病毒、腺病毒、皰疹病毒和小RNA病毒等。以無致病力或低毒力的活病毒為載體,將豬瘟病毒E2基因與之重組研制出的基因重組疫苗免疫動物后,可對2種病毒產(chǎn)生良好的保護(hù)力。但是,目前對此類疫苗的安全性和實(shí)用價(jià)值還有爭議,因?yàn)槿祟愔两襁不了解病毒的自然發(fā)生及變異機(jī)理,也就無法控制這“人造”病毒的未來走向,一旦將該病毒放入自然界中,重組疫苗載體株與其他弱毒性突變株,有可能改變其生物學(xué)特征,衍變出對人、獸有害的病毒變種。另外,利用較為普遍的病毒作為活載體所獲得的CSFV活載體重組疫苗對于活載體相應(yīng)病毒感染或已免疫的動物不能產(chǎn)生保護(hù)力。
4 SCFV DNA疫苗
DNA疫苗是指注入動物體內(nèi)后能夠誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫反應(yīng)的病毒保護(hù)性抗原基因組表達(dá)質(zhì)粒。以配有原核復(fù)制元件和真核表達(dá)調(diào)控元件的質(zhì)粒載體,將免疫原基因插入該質(zhì)粒中,用裸DNA接種動物可產(chǎn)生免疫保護(hù)。在保證該重組子在注射動物后不會發(fā)生散播,即不具有傳染性的同時(shí),該重組子在動物體內(nèi)對細(xì)胞的傳染率及在細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)水平將影響該疫苗的免疫效力。
DNA疫苗是近年發(fā)現(xiàn)并形成的一種新疫苗,已有許多用該技術(shù)將一些具有藥用價(jià)值的活性蛋白基因與載體重組,注射動物后成功產(chǎn)生活性蛋白的例子。Yu等Hammond等和Andrew等分別構(gòu)建了CSFV E2基因的重組表達(dá)質(zhì)粒,并且證明它對豬有較好的保護(hù)作用。
重組DNA可通過發(fā)酵培養(yǎng)方式大量制備,又具有相對較好的穩(wěn)定性,并且大容量的質(zhì)粒還可同時(shí)容納多種病毒的免疫原基因。DNA疫苗免疫的最大優(yōu)點(diǎn)是可以在同一時(shí)間,通過質(zhì)粒攜帶的編碼不同病毒抗原的基因進(jìn)行免疫。若同時(shí)將編碼細(xì)胞因子的基因插在質(zhì)粒上,不但可以提高免疫反應(yīng),而且可以使反應(yīng)從Th1向Th2型過渡。這樣通過使用合適的啟動子、細(xì)胞因子和適當(dāng)?shù)妮d體,不但可以產(chǎn)生終身免疫,同時(shí)還可以調(diào)控免疫反應(yīng)的類型。另外,DNA疫苗還可有效排除母源抗體的干擾。核酸疫苗雖起步較晚,但具有很大的開發(fā)潛力和應(yīng)用前景。如果核酸疫苗潛在的安全性和接種方法能夠得到解決和改進(jìn),那么,CSFV核酸疫苗會為豬瘟疫苗研究領(lǐng)域注入新的活力。
5 SCFV全長感染性cDNA標(biāo)記疫苗
標(biāo)記疫苗是在分子水平上,將具有選擇性標(biāo)記的基因克隆到致弱病毒全長cDNA中,經(jīng)過檢測,可以區(qū)分抗體來自于自然感染還是標(biāo)記疫苗免疫,從而鑒別出感染豬群和免疫豬群。標(biāo)記疫苗的開發(fā)有可能成為豬瘟疫苗發(fā)展的一個主要方向。
1998年Moser等將編碼細(xì)胞氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶(chloramphenicol acetyl transferase,CAT)基因插入到Alfort/187株全長cDNA克隆pA187-1的Npro二者的酶活性。插入病毒的CAT基因在病毒傳過10代后依然保持穩(wěn)定。2000年de Smit等利用中國C-株的基因組DNA拷貝構(gòu)建了2個重組CSFV(Flc2,F(xiàn)lc3)。試驗(yàn)表明,重組病毒在兔和豬中保留了父代C-株的生物學(xué)特性和免疫原性。C-株全長cDNA可作為基質(zhì)以開發(fā)活的重組CSFV標(biāo)記疫苗。
CSFV全長感染性cDNA標(biāo)記疫苗,可有效地區(qū)別自然感染豬群與免疫豬群,是建立快速、準(zhǔn)確的CSFV診斷試劑盒的基礎(chǔ);同時(shí),CSFV C-株全長感染性cDNA標(biāo)記疫苗的研制和開發(fā),有望為我國C-株弱毒疫苗在西歐等國的推廣鋪平道路。隨著研究的不斷深入,不遠(yuǎn)的將來新型豬瘟疫苗將會陸續(xù)誕生,隨之它對養(yǎng)豬業(yè)健康穩(wěn)定的發(fā)展必將發(fā)揮重要保護(hù)作用。
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