5′端非病毒核苷酸对猪繁殖与呼吸综合征病毒感染性克隆拯救的影响

为研究猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)5′端非病毒核苷酸对感染性克隆拯救的影响,优化PRRSV反向遗传操作平台,本试验构建了含有CMV启动子的PRRSV JXA1-R株全长克隆质粒,在CMV启动子的下游引入锤头核酶序列,并在PRRSV基因组的5′端上游和锤头核酶下游之间引入非病毒核苷酸,分别构建成5′端含有非病毒核苷酸GG和GCTAGC的PRRSV全长感染性cDNA克隆Pgg-PRRSV和PNhe-PRRSV。新构建的两株克隆质粒直接转染BHK-21细胞拯救,48h后用间接免疫荧光检测病毒M蛋白,结果表明两株克隆均可拯救成活,测定Pgg-PRRSV和PNhe-PRRSV转染上清的病毒毒价分别为3.0和1.25TCID50/mL,拯救病毒在Marc-145细胞上传3代后均稳定在6.5TCID50/mL,病毒滴度无明显差异。本研究成功构建了两株5′端上游含有非病毒核苷酸的PRRSV基因组全长感染性cDNA克隆,表明PRRSV的5′端上游含有两个非病毒核苷酸GG拯救效率较高,且5′端的病毒外源核苷酸对拯救的影响仅存在于拯救的最初阶段。     

高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒HuN4传代致弱株HuN4-F30感染性克隆的构建及拯救病毒致病性分析

为构建高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒(HP-PRRSV)Hu N4株传代致弱株Hu N4-F30感染性克隆,本研究利用高保真DNA聚合酶,分6个片段进行病毒全基因组序列扩增,并通过点突变在其基因组10 808位引入Mlu I作为分子标记。通过重叠延伸PCR在5'端上游引入CMV启动子,3'端引入丁型肝炎病毒(HDV)核酶基因和牛生长素多聚腺苷酸化信号(BGH)。将各片段依次连接克隆于改造的p Belo BAC11载体中,构建含有全长HP-PRRSV致弱株c DNA感染性克隆p Belo BAC11-Hu N4-F30,并将全长质粒直接转染Marc-145细胞拯救出病毒。通过核酸鉴定与测序、分子标记鉴定、间接免疫荧光试验和动物致病性试验等进行鉴定。结果表明,拯救的病毒能够通过Mlu I酶切与亲本鉴别,拯救病毒的间接免疫荧光与亲本病毒一致,拯救病毒表现出低致病性。HP-PRRSV Hu N4-F30感染性克隆的构建与病毒的拯救,为进一步研究HP-PRRSV传代致弱机制奠定了基础。     

基于CMV启动子构建高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒反向遗传操作系统

构建了一种利用CMV启动子的高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒(HP-PRRSV)反向遗传操作系统。在获得XX-2012株HP-PRRSV全长cDNA的基础上,将CMV真核启动子序列置于该病毒全长cDNA的5′端,获得含有CMV启动子和XX-2012株HP-PRRSV全长cDNA克隆的重组质粒,将重组质粒直接转染MARC-145宿主细胞拯救病毒。结果显示:转染细胞后获得了拯救病毒,拯救病毒与亲本病毒在MARC-145细胞上具有相似的增殖特性,且拯救病毒序列含有不同于亲本病毒的分子标记(突变产生的MluⅠ酶切位点)。本试验建立了一种简单、操作方便、节约时间和成本的HP-PRRSV反向遗传操作系统的方法,为进一步开展HP-PRRSV的相关研究奠定了基础。     

猪瘟病毒低温诱变疫苗Thiverval株感染性克隆的构建及病毒拯救

采用高保真DNA聚合酶,分7个片段扩增猪瘟病毒(CSFV)Thiverval株全基因组序列,克隆至pMD18-T载体并测序.经适当的连接策略将各片段连接克隆至低拷贝载体质粒pAC/F101,同时对病毒基因组5'和3'末端进行修饰,构建出含有T7启动子、榔头状(HH)核酶基因、CSFV Thiverval全基因组、丁型肝炎病毒(HDV)核酶基因和T7终止子的重组质粒pAC/F101/T1-7.利用T7 RNA聚合酶将线性化重组质粒pAC/F101/T1-7体外转录成基因组RNA,再使用脂质体转染将体外转录RNA转染PK-15细胞.通过传代、RT-PCR、免疫过氧化物酶细胞单层试验鉴定,表明成功的从感染性克隆拯救出活病毒粒子.猪瘟病毒低温诱变疫苗"Thiverval"株感染性克隆的构建及病毒的成功拯救,为进一步研究CSFV疫苗株的致弱机制提供了重要工具.     

口蹄疫病毒Asial/JS/China/2005株基因组全长感染性克隆的构建

利用长距离RT-PCR技术扩增病毒基因组3'端覆盖口蹄疫病毒Asial/JS/China/2005株近全长的3个片段(共约7.5 kb),并利用单一酶切位点将其分别克隆到pBlueseriptSK+载体上.利用融合PCR扩增到基因组5'端含有15个C碱基的基因片段(约700 bp),并将其连接至pGEM-T载体.最后将这4个片段的阳性克隆装配至剔除T7启动子的低拷贝载体pcDNA3.1/Zeo(+)中构建该病毒株的全长cDNA克隆.以构建的FMDV Asial/JS/China/2005株全长cDNA为模板,使用TTRNA聚合酶在体外转录得到病毒RNA,通过脂质体将其导入BHK细胞获得拯救病毒.对收获的病毒分别用RT-PCR、间接免疫荧光、电子显微镜观察和乳鼠致病性分析结果证实,通过体外转录获得了具有感染性的口蹄疫病毒.该株感染性克隆的构建为深入研究口蹄疫病毒的致病机制及研制新型疫苗等奠定了基础.     

高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒细胞传代毒株反向遗传系统的优化

反向遗传系统已成为研究猪繁殖与呼吸综合征病毒（Porcine reproductive and respiratory syndromevirus,PRRSV）结构与功能非常重要的手段,并且在设计基因工程疫苗中发挥不可替代的作用。因而,有效提高感染性克隆拯救病毒的效率和稳定性以及降低经济成本是一个急需解决的课题。本研究在已构建完成的高致病性PRRSV细胞传代毒株反向遗传系统（pAJXM）的基础上,做了以下三方面的工作：（1）将T7启动子换成hCMV（人类巨细胞病毒,Human cytomegalovirus）启动子,从而全长cDNA克隆不需经过体外转录成mRNA的过程,直接通过DNA转染MARC-145细胞拯救病毒;（2）研究hCMV启动子的TATA框与病毒基因组5末端之间最佳的碱基数目,使体内转染获得的病毒基因组5末端序列为病毒的真实序列;（3）在病毒基因组3末端添加丁型肝炎病毒核酶（delta hepatitis virus ribozyme,HDVr）序列,体内转染获得的病毒基因组3末端的非病毒序列通过核酶自动去除。研究发现,基于DNA转染的反向操作系统是可行的,并且hCMV启动子的TATA框与病毒基因组5末端之间的碱基数目设置为25和在病毒基因组3末端添加HDVr序列后,能够有效地提高全长感染性cDNA克隆的病毒拯救效率和稳定性。     

猪脑心肌炎病毒分离株BJC3全长感染性克隆的构建与拯救病毒鉴定

本研究旨在建立猪脑心肌炎病毒(EMCV)的感染性克隆技术.利用RT-PCR分3段扩增出脑心肌炎病毒BJC3株的全基因组cDNA,依次克隆至低拷贝质粒pWSK29,构建出全长质粒pWSKBJC3/w,经体外转录和转染BHK-21细胞拯救病毒.结果表明,构建的全长cDNA克隆具有感染性,在BHK-21细胞上可拯救出病毒.拯救病毒(命名为rVBJC3W)在BHK-21细胞上的生长特性与其亲本病毒BJC3一致,并保持了对小鼠的致病性.本研究成功构建了中国第1株猪脑心肌炎病毒的感染性克隆,为深入研究其分子致病机制提供了必要的工具.     

高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒HuN4株感染性分子克隆的建立及拯救病毒的鉴定

为构建高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)感染性克隆,本实验根据PRRSV HuN4株基因组序列设计并合成PRRSV特异性引物,应用RT-PCR技术分6段扩增了PRRSV HuN4株全基因组cDNA.将扩增的各个cDNA部分重叠片段分别克隆于pBlueScript Ⅱ SK(+)载体中构建了感染性重组质粒pHuN4.并在病毒cDNA 5′末端引入sp6启动子序列便于后期的体外转录获得病毒的转录本,在3'末段Poly (A)尾引入Not Ⅰ酶切位点用于线性化pHuN4;此外,将HuN4基因组第14680位的A沉默突变为G产生一个Mlu Ⅰ酶切位点作为鉴定拯救病毒的分子标记.pHuN4通过酶切线性化后经体外转录及转染BHK细胞,并在Marc-145细胞中救获病毒.结果显示:救获的病毒能够在Marc145细胞引起明显的细胞病变;间接免疫荧光检测以及分子标记验证结果表明病毒拯救成功,而且拯救的病毒与亲本强毒生长曲线没有显著差异.利用拯救的第5代克隆病毒株对本动物进行致病性试验,结果显示实验猪在感染后第3d开始出现体温升高、厌食、消瘦等临床表现,发病率达100％,在感染后20 d内陆续死亡,表明拯救的病毒保持了与亲本病毒株相一致的致病特征,以上研究证实我们成功的构建并获得PRRSV强毒HuN4株感染性克隆,为从基因水平上研究PRRSV的致病机制提供了技术平台.     

Construction and evaluation of genetically engineered replication-defective porcine reproductive and respiratory syndrome virus vaccine candidates

Porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) is an emerging pathogen causing significant economic losses in the swine industry worldwide. Two novel gene-deleted viruses were constructed and evaluated as vaccine candidates. Using the full-length infectious cDNA clone of North American PRRS isolate P129, the ORF2 and ORF4 genes (which encoded minor structural glycoproteins GP2a/2b and GP4, respectively) were individually deleted from the viral genome. Both deletion mutants were non-viable in MARC-145 cells and porcine alveolar macrophages, indicating that both genes are essential for virus replication. To rescue the replication-defective PRRSV, two complementing cell lines, MARC-2000 and MARC-400, were established to stably express the PRRSV GP2 and GP4 proteins, respectively. These cells were able to complement the deleted gene function of PRRSV in trans and supported production of the replication-defective DeltaORF2-PRRSV and DeltaORF4-PRRSV viruses. Both DeltaORF2-PRRSV and DeltaORF4-PRRSV viruses were propagated for 40-50 generations in the corresponding complementing cells and remained replication-defective in MARC-145 cells. To examine the immunogenic potential of the replication-defective PRRSV as vaccine candidates, four groups of pigs, 20 pigs per group, were immunized twice with DeltaORF2-PRRSV or DeltaORF4-PRRSV and challenged with the homologous virulent virus at 3 weeks post-immunization. In spite of the fact one group showed significant reduction in virus load, we could not demonstrate improvement from clinical diseases in this vaccination/challenge study. However, we did show that the cDNA clone of PRRSV can be a useful tool to genetically engineer PRRSV vaccine candidates and to study pathogenesis and viral gene functions.     

Stable expression of foreign gene in nonessential region of nonstructural protein 2 (nsp2) of porcine reproductive and respiratory syndrome virus: applications for marker vaccine design

The nonstructural protein 2 (nsp2) of porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) has been shown to be highly heterogeneous and variable among PRRSV strains and some sequences in the middle region of the nsp2 are not essential to viral replication. Recent studies have attempted to insert foreign genes in the nsp2 nonessential regions but the foreign genes were not stably expressed by recombinant viruses in vitro. In the present study, we first constructed an infectious cDNA clone with deletion of 75 nucleotides (25 amino acids) in the nsp2 region (rHuN4-F112-Δ508-532) of the attenuated vaccine virus HuN4-F112 derived from a highly pathogenic PRRSV HuN4 and then inserted a gene fragment encoding a immunodominant B-cell epitope (49 amino acids) of Newcastle disease virus (NDV) nucleoprotein (NP) in-frame into the deletion site. The viable recombinant virus was rescued from the full-length cDNA infectious clone in vitro. The engineered viruses rescued from the cDNA clone indicated that the deletions of 75 nucleotides and insertion of NDV NP gene in the nsp2 region did not affect viral replication; they had similar growth kinetics to its parental virus. The inserting gene could be expressed consistently when the recombinant virus was passaged up to twenty times in cell cultures as determined by immunofluorescence assay (IFA) and genomic sequencing. To investigate the potential application of the NDV NP gene-inserted PRRSV as a marker vaccine, piglets were immunized with the recombinant virus and then challenged with lethal dose of highly pathogenic PRRSV. The immunized piglets produced specific antibodies against both the NDV NP and PRRSV, and lacked antibodies against the deleted 25aa nsp2 epitope. After challenge, all immunized piglets were protected from clinical disease or death, while all piglets in control group died (5/5) by ten days post challenge. The results of the present study indicated that the recombinant PRRSV (rHuN4-F112-Δ508-532) could be used as a potential marker vaccine against PRRS.     

含鸡传染性贫血病毒VP1、VP2基因重组火鸡疱疹病毒的构建

采用PCR方法，以传染性贫血病毒(CIAV)DNA为模板，扩增并克隆了CIAV的VP1、VP2基因，并进行了序列分析。经基因修饰，将这两个基因分别加上表达元件后连接作为目的基因。通过同源重组技术，将目的基因插入到火鸡疱疹病毒(HVT)gC基因区，构建了一株含CIAV VP1、VP2基因表达单元的重组HVT(VP1VP2-rHVT)：体内、体外传代结果表明该重组病毒性状稳定。采用PCR扩增及Southem blot杂交检测，证实了CIAV VP1、VP2基因的插入。     

猪繁殖与呼吸综合征病毒5’非翻译区中一顺式结构因子对病毒感染必要性的分析

人们广泛认为动脉炎病毒的基因组5’非翻译区(untranslated region,UTR)在病毒基因组RNA复制、亚基因组mRNA转录和蛋白翻译过程中发挥关键作用,然而其结构与功能仍然在很大程度上不为人知。现基于2型猪繁殖与呼吸综合征病毒弱毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)感染性克隆pAPRRS的基础,构建了一系列5’UTR的5’末端缺失突变体,利用RNA和DNA转染,分析了拯救病毒的遗传学与病毒学特征,发现拯救病毒的5’末端突变位点被一些不知来源的AU-rich外源序列所修复。基于T7启动子与CMV启动子转录起始位点的不同,我们人为引入一段GC-rich的序列以研究病毒的自我修复是否为模板依赖性,结果发现病毒的外源序列修复机制是非模板依赖的。通过二级结构预测分析发现,在PRRSV5’UTR中的第一个茎环结构是病毒感染性必不可少的。     

猪繁殖与呼吸综合征病毒5′非翻译区中一顺式结构因子对病毒感染必要性的分析

人们广泛认为动脉炎病毒的基因组5′非翻译区（untranslated region,UTR）在病毒基因组RNA复制、亚基因组mRNA转录和蛋白翻译过程中发挥关键作用,然而其结构与功能仍然在很大程度上不为人知。现基于2型猪繁殖与呼吸综合征病毒弱毒（Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV）感染性克隆pAPRRS的基础,构建了一系列5′UTR的5′末端缺失突变体,利用RNA和DNA转染,分析了拯救病毒的遗传学与病毒学特征,发现拯救病毒的5′末端突变位点被一些不知来源的AU-rich外源序列所修复。基于T7启动子与CMV启动子转录起始位点的不同,我们人为引入一段GC-rich的序列以研究病毒的自我修复是否为模板依赖性,结果发现病毒的外源序列修复机制是非模板依赖的。通过二级结构预测分析发现,在PRRSV5′UTR中的第一个茎环结构是病毒感染性必不可少的。     

猪繁殖与呼吸综合征病毒5'非编码区前导转录调控序列及其侧翼序列的结构与功能解析

为解析猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)5'非翻译区(5'UTR)的高级结构与功能,以北美株PRRSV感染性克隆为平台,通过定点突变PCR技术将其5'UTR中一特殊高级调控元件的一级序列进行突变,以改变其二级茎环结构,从而解析该结构的基因调控水平。将突变DNA克隆转染入BHK-21细胞后利用免疫荧光及RT-PCR试验来研究拯救后突变病毒的转录、翻译特性,及通过空斑形态学及病毒生长曲线分析突变病毒的生长特性。结果表明,PRRSV 5'UTR中该高级调控元件的顶端环结构为病毒复制所必需,其只可耐受2个核苷酸的突变;同时发现该调控元件中一保守的茎结构为病毒复制非必需。由此证实了PRRSV 5'UTR中调控病毒复制过程的必需高级结构,为进一步解析PRRSV复制调控元件奠定基础。     

3种从猪精液中提取病毒核酸方法的比较

Pseudorabies virus (PRV) and porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) were used as representatives of DNA and RNA viruses, respectively. Healthy semen was spiked with viruses, and then nucleic acids were extracted using following methods, semen pretreatment combined with silicon colunm kit extraction (referred to column kit method),optimized TRIzol reagent procedure and a published method. The efficiency of each method was evaluated by Real-time fluorescent RT-PCR or PCR. The results indicated that the column kit method was more sensitive and useful in viral nucleic acids extraction procedure. The limit in natural semen and commercialized semen were 1.26 and 0.13 TCID₅₀/mL by Real-time fluorescent RT-PCR or PCR detection, respectively. The column kit method including sample pretreatment took less than 1 h, which was 0.5 h shorter than TRIzol procedure. This research established and optimized the method of extracting viral nucleic acid from boar semen.     

猪繁殖与呼吸综合征病毒湖南分离株ORF5基因的遗传进化分析

为了解猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）在湖南省地方猪保种场的感染情况,本研究在2019－2020年间从湖南省2个地方猪保种场采集287份全血样品。首先将血样混合成41份,采用RT-PCR或PCR法进行PRRSV病原检测,进一步通过高保真PCR扩增从PRRSV阳性样品中扩增PRRSV ORF5基因;测序后利用DNAStar软件分析获得的ORF5基因及其编码的GP5氨基酸与国内外不同PRRSV毒株的遗传进化关系;最后用PRRSV阳性血清接种Marc-145细胞,经盲传分离毒株,并用Reed-Muench法测定病毒滴度。结果显示,检测的41份混样中有3份PRRSV病原核酸呈阳性;从PRRSV阳性混样中单独扩增获得6条PRRSV ORF5基因序列,均属于PRRSV-2型的lineage 8分支,相似性为99.2%~99.8%;6条ORF5基因编码的GP5蛋白氨基酸序列在信号肽区域（第23位）、潜在的N-糖基化位点（第33位）和表位C （第59位）存在差异;PRRSV阳性血清接种Marc-145细胞盲传5代后出现明显的细胞病变,获得1株PRRSV毒株,命名为NX-1,病毒TCID₅₀为4×10⁵/mL。本研究表明,湖南省地方猪保种场存在PRRSV感染,感染的PRRSV属于PRRSV-2型的lineage 8,其GP5氨基酸序列存在的多处变异可能是造成疫苗免疫失败的原因之一,以上结果可为湖南省地方猪保种场的免疫防控提供一定参考。     

实时荧光定量PCR检测猪病料中的PRRSV与CSFV

根据GenBank发表的PRRSV、CSFV基因核苷酸序列,应用Primer 5.0软件分别设计了2对特异性引物.以重组质粒作为阳性标准品,应用SYBR Green I real-time PCR检测两种病毒的核酸含量.在样品稀释到10.1～10<'-11>拷贝时,能得出良好的线性关系,相关系数为R<'2>=0.999...