新型豬瘟疫苗的研究和應用前景

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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,是國際公認的唯一安全有效的弱毒疫苗,亦是國內(nèi)唯一應用的弱毒疫苗。

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。當某些與病毒復制無關的毒力或相關基因缺失突變后,其毒力喪失或明顯減弱,但病毒復制能力并不喪失,同時保持著良好的免疫原性。因此,通過基因工程技術致使病毒基因組中負責毒力的基因缺失,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,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其安全性。

2 CSFV亞單位疫苗

應用化學的方法從病毒粒子中分離出保護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?shù)妮d體上應用。從完整病毒粒子上制備具有免疫原性的亞單位疫苗時,由于抗原量的限制,制備過程復雜,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性抗原的基因,而且能夠在體外對其進行改造或修飾,并重新轉(zhuǎn)移到異源生物宿主體內(nèi)或培養(yǎng)細胞中,使病毒蛋白獲得大量表達。利用真核細胞高效表達系統(tǒng)來表達CSFV免疫原蛋白,并以此表達產(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細胞中表達。用20-100ug的表達蛋白免疫豬,可抵抗100LD50的豬瘟強毒攻擊,其誘導產(chǎn)生的中和抗體水平遠高于由弱毒疫苗免疫產(chǎn)生的水平。目前,該蛋白的表達水平已被提高至60ug/mL,并且該疫苗于1998年被列入歐洲藥典。許多研究者對E2基因亞單位疫苗進行了效力試驗,證明其對豬有良好的保護作用,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著核體內(nèi)的病毒粒子。該蛋白的表達受多角蛋白啟動子調(diào)控。通過痘苗病毒等在細胞內(nèi)表達的外源性病毒蛋白,經(jīng)提純后對動物也具有一定的免疫源性。桿狀病毒-昆蟲細胞系統(tǒng)可高水平表達外源蛋白,昆蟲細胞對蛋白質(zhì)的加工和運轉(zhuǎn)過程與哺乳動物類似,所表達的蛋白“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,同時又可根據(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,均不影響病毒的復制,是病毒的復制非必需區(qū)。利用基因工程的方法可以將該復制非必需區(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)同源重組技術獲得重組病毒,利用該重組病毒接種動物,不僅可以誘導機體產(chǎn)生針對異源性病毒的特異性免疫反應,而且在采用宿主特異性載體病毒時,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插入多個異源性病毒的保護性抗原基因還可以達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。Moormann等于1996年拼接出C-株感染性全長cDNA,用強毒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、復制、免疫機理方面具有重大意義。

目前用于表達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)生良好的保護力。但是,目前對此類疫苗的安全性和實用價值還有爭議,因為人類至今還不了解病毒的自然發(fā)生及變異機理,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病毒感染或已免疫的動物不能產(chǎn)生保護力。

4 SCFV DNA疫苗

DNA疫苗是指注入動物體內(nèi)后能夠誘導機體產(chǎn)生免疫反應的病毒保護性抗原基因組表達質(zhì)粒。以配有原核復制元件和真核表達調(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。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,該重組子在動物體內(nèi)對細胞的傳染率及在細胞內(nèi)的表達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,已有許多用該技術將一些具有藥用價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基因的重組表達質(zhì)粒,并且證明它對豬有較好的保護作用。

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)粒還可同時容納多種病毒的免疫原基因。DNA疫苗免疫的最大優(yōu)點是可以在同一時間,通過質(zhì)粒攜帶的編碼不同病毒抗原的基因進行免疫。若同時將編碼細胞因子的基因插在質(zhì)粒上,不但可以提高免疫反應,而且可以使反應從Th1向Th2型過渡。這樣通過使用合適的啟動子、細胞因子和適當?shù)妮d體,不但可以產(chǎn)生終身免疫,同時還可以調(diào)控免疫反應的類型。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,那么,CSFV核酸疫苗會為豬瘟疫苗研究領域注入新的活力。

5 SCFV全長感染性cDNA標記疫苗

標記疫苗是在分子水平上,將具有選擇性標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記疫苗免疫,從而鑒別出感染豬群和免疫豬群。標記疫苗的開發(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)。試驗表明,重組病毒在兔和豬中保留了父代C-株的生物學特性和免疫原性。C-株全長cDNA可作為基質(zhì)以開發(fā)活的重組CSFV標記疫苗。

CSFV全長感染性cDNA標記疫苗,可有效地區(qū)別自然感染豬群與免疫豬群,是建立快速、準確的CSFV診斷試劑盒的基礎;同時,CSFV C-株全長感染性cDNA標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)揮重要保護作用。