猪传染性胃肠炎病毒(TGEV)福建分离株核衣壳蛋白基因(N)的克隆与表达分析

猪传染性胃肠炎(swine transmissible gastroenteritis,TGE)是一种高度接触性肠道传染病,是我国法定检疫的疫病。为研究福建省猪传染性胃肠炎病毒(Transmissible gastroenteritis virus,TGEV)核衣壳蛋白基因(N)的分子特征及其原核表达产物的抗原性,参照GenBank中的TGEV全基因序列,设计合成一对扩增TGEV福建(FJ)分离株N基因的特异性引物,进行克隆和序列分析,结果表明,TGEV-FJ株N基因全长1149bp,编码382个氨基酸(GenBank登录号JQ700302),与国内外23株TGEVN基因的核苷酸同源性,氨基酸同源性进行比较分析,N基因核苷酸的同源性为95.4%～99.8%,氨基酸同源性为96.1%～100%。TGEV-FJ株N基因克隆至原核表达载体pET-32a中,并转化到大肠杆菌(Escherichia coli)Rosetta(DE3)中进行表达。SDS-PAGE分析表明,重组蛋白约为68kD,与预期分子量一致;Western blot分析表明,重组蛋白能与抗TGEV阳性血清反应出现特异性条带;以纯化的重组TGEVN蛋白为包被抗原建立的间接ELISA抗体检测方法具有良好的特异性,送检20份猪(Sus scrofa)TGEV阳性血清样本中检出16份阳性结果、10份阴性血清样本中检出9份阴性结果。利用纯化的TGEV重组N蛋白免疫Balb/c小鼠,杂交瘤技术制备单克隆抗体,获得了1株特异性好并能稳定分泌抗TGEVN蛋白的单克隆抗体的杂交瘤细胞株(命名为1-27),间接免疫荧光试验证明,该单抗能特异性识别TGEV全病毒抗原。TGEVN蛋白的单克隆抗体制备为建立TGEV免疫学检测方法提供了基础资料。     

梅山猪氨肽酶基因N(pAPN)cDNA克隆、序列分析及重要变异位点的筛选

氨肽酶N(aminopeptidase N,APN)蛋白是猪(Sus scrofa)传染性胃肠炎病毒(Transmissible gastroenteritis virus,TGEV)和猪的流行性腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)等一系列冠状病毒的受体蛋白。为探讨梅山猪APN基因的分子结构特征以及重要的变异位点,本研究通过PCR扩增和测序技术,结合生物信息学分析梅山猪APN基因功能区域和重要变异位点,对其蛋白质结构进行预测和分析。结果表明,梅山猪APN基因cDNA全长2 886 bp(GenBank登录号:KF280271),含有20个外显子,编码961个氨基酸。与GenBank数据库公布的标准序列(登录号:NM_214277.1)相比,梅山猪APN基因编码区变异共引起10处氨基酸突变与2处氨基酸缺失,其中Phe82Asn、Leu107Phe、Leu108 Ile、Ser330Pro、Trp399Arg和Glu465 Gly等6处突变位于APN酶催化活性区域,Gln747His突变、748Tyr和749Ser缺失突变位于APN病毒结合区域。蛋白结构和编码产物功能分析发现,pAPN为不稳定的亲水性蛋白,无信号肽,具有1个跨膜螺旋(跨膜区位于12~34氨基酸,二级结构元件以α螺旋和β折叠为主,编码产物主要参与细胞被膜(cell envelope)、中央中间代谢(central intermediary metabolism)、辅酶因子生物合成(biosynthesis of cofactors)等功能。Gln747His、748Tyr和749Ser缺失突变可能与氨肽酶N结合病毒能力有关。本研究对梅山猪pAPN基因功能的分析及变异位点的筛选,为今后筛选猪抗病毒性腹泻的有效遗传标记提供理论基础。     

利用侧流核酸试纸条快速检测非洲猪瘟病毒

为满足基层普通实验室或养殖场等资源有限的实验室对非洲猪瘟病毒(African swine fever virus,ASFV)的检测需求,该研究开发了一种简单、快速、低成本的检测技术,可以用肉眼观察检测结果。研究将传统聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)与胶体金试纸条技术结合,开发一种低成本的侧流核酸测定试纸条(lateral flow nucleic acid assay,LFNAA)。该体系设计了独特的尾引物,避免了传统核酸试纸条的半抗原标记及抗体的使用。经过PCR扩增后产生一端带着单链寡核苷酸尾巴的双链DNA产物,能够与胶体金标记的寡核苷酸捕获探针结合,从而在试纸条上形成可以用肉眼观察的目标产物。该LFNAA试纸条能够在猪瘟病毒(Classical swine fever virus,CFSV)、猪瘟病毒猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)、猪圆环病毒1型(Porcine circovirus 1,PCV1)、猪圆环病毒2型(Porcine circovirus 2,PCV2)、猪伪狂犬病毒(Pseudorabies virus,PRV)、猪细小病毒(Porcine parvovirus virus,PPV)中特异的鉴定出ASFV的存在,其灵敏度与琼脂糖凝胶电泳的分析结果一致,均能达到103 copies/μL。因此,仅需要一台普通PCR仪,即可对ASFV进行快速灵敏的鉴定(<2 h),其低成本、操作简便的特点非常适合资源有限的实验室中非专业人员的操作。此外,该技术可进一步结合等温扩增技术,能够在食品安全和医学诊断中实现更快更简便的现场检测。     

传染性胃肠炎病毒(TGEV)双启动子真核表达载体pVAXD-N/S的构建与鉴定

猪传染性胃肠炎(TGE)是由猪传染性胃肠炎病毒(TGEV)引起的高度接触性传染病.TGEV的S、N基因具有重要的免疫学功能,构建S、N双基因疫苗将能提供更好的免疫效果.本研究用RT-PCR扩增S基因抗原区(2.1 kb,含A、B、C和D完整的抗原位点)和N基因编码区(1.2 kb),分别定向插入双启动子真核表达载体pVAXD的多克隆位点(MCS),构建了单价质粒pVAXD-N和pVAXD-S,然后将N基因插入pVAXD-S中,构建了双启动子真核表达质粒pVAXD-N/S.将pVAXD-N/S与对照组(pVAXD-N、pVAXD-S和pVAXD)转染COS-7细胞进行表达鉴定,用RT-PCR可从pVAXD-N/S转染细胞中扩增出s、N两个目的基因,IFA鉴定结果显示,pvAXD-N/S可同时表达S、N两种目的蛋白.初步的小鼠(Mus musculus)免疫试验结果显示,pVAXD-N/S免疫小鼠后第14天即可检测到抗TGEV的IgG抗体,第35天抗体达最高峰,pVAXD-N/S诱导的抗体水平显著高于单基因质粒组pVAXD-N和pVAXD-S的抗体水平(P＞0.5),与混合质粒(pVAXD-N+pVAXD-S)诱导的抗体水平相当.本研究结果表明,构建的双启动子表达载体pV AXD-N/S具有S、N基因的双重免疫功能,为TGEV新型双基因疫苗研究提供了基础材料.     

新型鸭呼肠孤病毒RT-PCR方法的建立与应用

研究建立检测新型鸭呼肠孤病毒(novel duck reovirus,NDRV)的RT-PCR方法,并运用建立的检测方法对分离毒与人工感染样品进行应用检测.根据NDRV-NP03株S3基因全序列(NDRV-NP03,GenBank登录号:GQ888710),设计合成了一对引物,以NDRV分离株为模板,建立了检测NDRV的RT-PCR方法.结果显示:该方法仅能从NDRV分离毒中扩增到与预期大小相符长度为586 bp的特异性目的片段,检测灵敏度达到2 pg病毒RNA,而其它病毒,番鸭呼肠孤病毒(Muscovy duck reovirus,MDRV)、禽呼肠孤病毒(Avian reovirus,ARV)、鸡传染性法氏囊病病毒(Infectious bursal disease virus,IBDV)、番鸭细小病毒(Muscovy duck parvovirus,MDPV)、鹅细小病毒(Goose parvovirus,GPV)、鸭副粘病毒(Duck paramyxovirus,DPMV)、鸭病毒性肝炎病毒(Duck hepatitis virus,DHV)等样品的扩增结果均为阴性.应用该方法对8株NDRV分离毒和3份人工感染鸭肝脾组织进行检测均为阳性.表明建立的RT-PCR方法特异性强、敏感度高,可用于NDRV的临床诊断和流行病学调查.     

荧光显色在环介导等温扩增（LAMP）检测猪繁殖与呼吸综合征病毒的应用

介绍了一种应用荧光显色的猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)反转录环介导等温扩增(RT-LAMP)的检测方法.该方法使用了针对靶序列M+N基因的一组引物,并且能在63 ℃等温条件下30 min内完成反应.在敏感性检测中RT-LAMP与RT-PCR都能检测103个包含靶基因片段的重组质粒.几种其它病原的核酸也被用来比较这两种方法的特异性,两种方法只能检测PRRSV.在荧光显色剂应用试验中,证实0.05 mmol/L钙黄绿素以及0.6 mmol/L锰离子可以用于LAMP扩增产物的判断,并且其判断结果与浊度判断结果一致.在对103个临床血液样本的检测中,RT-LAMP与RT-PCR检出的阳性样本数量分别是56个和48个.结果说明,应用荧光显色剂的RT-LAMP检测方法可以快速检测PRRSV.     

对虾白斑综合征病毒可视化环介导等温扩增(LAMP)检测技术的建立与应用

针对当前对虾(Penacus orientalis)养殖业亟需研究开发一种简便快速、敏感特异的检测技术来实现对对虾白斑综合征病毒(White spot syndrome virus,WSSV)进行检测监控的现状,本研究根据WSSV基因组ORF120保守区序列,设计合成6条环介导等温扩增(loop mediated isothermal amplification,LAMP)特异性引物,分别为外引物F3/B3、内引物FIP/BIP和环引物LF/LB。利用钙黄绿素/氯化锰作为检测指示剂,通过对反应条件优化,建立了可视化WSSV-LAMP检测方法。在检测中未发生扩增反应时,钙黄绿素被氯化锰螯合,呈淬灭状态。当样品中有WSSV靶基因存在时,大量DNA被合成,并产生同样大量的焦磷酸根离子,此时焦磷酸根离子竞争性与Mn2+结合,形成稳定的不溶性焦磷酸盐沉淀,钙黄绿素被释放而发出肉眼可见的黄绿色荧光。该扩增一次性反应约60min即可完成对待检样品的检测。经测定,本方法能特异性地检测出阳性样品中的WSSV目的基因,并能通过扩增产物所产生的黄绿色变化与阴性样品区别;本技术对目的基因的最低检测量为1fg。在临床检测试验中,WSSV-LAMP与世界动物卫生组织(OIE)推荐的WSSV-PCR检测方法均能从250份对虾样品中,同时检测到15份编号相同的阳性样品,符合率达100%。除此之外,WSSV-LAMP还能从另外3份PCR检测为阴性的样品中检测到目的基因。比较这两种方法的阳性检出率,WSSV-LAMP为7.2%(18/250),WSSV-PCR为6.0%(15/250),WSSV-LAMP对自然感染的临床样品阳性检出率要比WSSV-PCR高。说明WSSV-LAMP在病毒含量较低的临床样品检测中比OIE推荐的PCR方法具有更高的技术优势,能在对虾养殖生产上的临床诊断、育种及口岸检疫,甚至海洋生态监测中对WSSV进行现场检疫。     

H9亚型禽流感病毒环介导等温扩增检测方法的建立与荧光指示剂的应用

利用反转录环介导等温核酸扩增技术(RT-LAMP),建立了一种特异、灵敏、便捷的H9亚型禽流感病毒(H9subtype of avian influenza virus,H9-AIV)的检测方法。该方法使用了对应于H9亚型禽流感病毒血凝素(hemagglutinin HA)基因的8个不同区域的6条特异引物,在63℃的等温条件下反应,最低可检测到103拷贝的目的基因重组质粒片段,较RT-PCR方法敏感10倍。通过对15种H亚型禽流感病毒、新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)、传染性支气管炎病毒(Infectious bronchitis virus,IBV)的检测表明,该方法具有良好的特异性。在反应体系中使用钙黄绿素与Mn2+的混合溶液作为荧光指示剂可以用于RT-LAMP结果判定,并且其判断结果与浊度判断结果一致。对109份禽咽喉拭子及泄殖腔拭子临床样品进行检测,RT-LAMP与RT-PCR检出阳性样本数分别为61份和46份,表明RT-LAMP方法阳性检出率高于RT-PCR。     

猪呼吸道疾病综合征

流行病学及现地调查表明,猪呼吸道病综合征(PRDC)是一种多因子性疾病,它是由病毒、细菌、不良的饲养管理条件及易感猪群等综合因素相互作用而引起的疾病综合征;实验研究从另一方面表明PRDC与猪呼吸与繁殖综合征病毒、猪流感病毒、猪圆环病毒2型、猪肺炎支原体有紧密的相关性,这四种病毒是原发原因。因此,建立迅速的、多重的、高通量的检测方法是防止该病发展而造成严重危害的首要前提,完善诊断手段将成为它的有效防治措施。     

共表达PCV2衣壳蛋白和猪GM-CSF重组质粒的构建与体外表达

将猪圆环病毒2型(Porcine circovirus type 2, PCV2)orf2和猪粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(gm-csf)基因插入同一哺乳动物细胞表达载体pIRESneo中，构建出重组共表达质粒pIRES-orf2/gm-csf。以脂质体转染方法将重组质粒pIRES-orf2/gm-csf转染COS7细胞，经间接免疫荧光实验和集落刺激形成实验检测，结果表明orf2和gm-csf基因在COS7细胞中得到表达，转染细胞呈现特异性荧光，转染细胞培养上清能剌激猪骨髓细胞形成集落。重组质粒pIRES-orf2/gm-csf的成功构建为进一步研究猪圆环病毒2型的DNA疫苗奠定了基础。     

猪繁殖与呼吸综合症病毒ORF5基因的融合表达

根据GenBank公布的猪繁殖与呼吸综合症病毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus , PRRSV)ORF5基因的核苷酸序列设计3对特异性引物，从重组质粒pMD- ORF5中扩增去除ORF5基因中包括全部信号肽在内的N端跨膜区(28 residues)和中部跨膜区(60 residues)。改造后的ORF5基因分别命名为ORF5-1和 ORF5-2。将2个基因片段定向克隆到原核表达载体pET-32a(+),构建重组质粒pET-ORF5-1和pET-ORF5-2,转化大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)感受态细胞，经IPTG诱导表达和SDS-PAGE电泳分析，ORF5-1和ORF5-2基因获得融合表达，表达量分别为12.2%和39%，证明删除双跨膜区能明显提高ORF5基因的表达量。经Western blot分析，融合蛋白具有一定的免疫学活性，表明摘除跨膜区对该蛋白的抗原性影响不大。     

实时荧光定量PCR技术在转基因猪生长激素基因差异表达中的应用

为确定猪生长激素基因(pGH)在F1代转基因猪体内的遗传稳定性及其在育肥初期表达水平的差异,利用SYBRGreenⅠReal-time PCR法检测精子介导纳米基因载体法获得的F0代母猪与非转基因公猪配种所产的7头转pGH基因猪和9头非转基因猪3月龄生长激素的表达水平。根据16个血液样品荧光定量结果绘制溶解曲线和扩增曲线图谱,并用F=(1+E)﹣ΔΔCt,公式进行Ct均值的分析,得出F1代转pGH基因猪生长激素平均表达水平是同期非转基因猪的1.77倍。结果证实,1)外源pGH基因在转基因猪体内能稳定传代;2)并非每头转基因猪体内pGH基因的表达量均高于非转基因猪;3)在F1代转基因猪体内,pGH的平均表达水平显著高于同期非转基因猪。本实验建立了能够稳定测评家猪生长激素相对基因表达水平的方法,为研究转基因与非转基因动物之间生理指标与定量表达的差异性等提供了科学依据。     

Rho相关蛋白激酶抑制剂Y-27632对猪诱导多能干细胞冻存和传代效率的影响

猪作为重要的疾病模型动物,目前猪诱导多能干细胞(iPS 细胞)已有建系,但是细胞的冻存和传代的效率较低,影响后续的实验研究。Rho 相关蛋白激酶(ROCK)抑制剂 Y-27632 可提高人胚胎干细胞的解冻存活率,促进其克隆形成。本实验以猪(Sus scrofa)iPS 细胞为研究对象,通过在猪 iPS 细胞冻存和解冻过程中添加Y-27632,发现其可以减少猪 iPS 细胞在冻存和解冻复苏过程中的凋亡。在细胞的传代过程中,使用 Y-27632 可以促进猪 iPS 细胞的贴壁和克隆形成。虽然高浓度 Y-27632 会对猪 iPS 克隆的形态产生一定的影响,但并未影响细胞的碱性磷酸酶(AP)活性和多能性基因 Oct4、Sox2 和 Nanog 的表达水平。最后将转座子报告质粒 PB[Act-RFP]DS 导入猪 iPS 细胞中,经流式筛选后得到的带有红色荧光的细胞,并将其注射于猪孤雌胚胎中进行发育能力检测,发现 Y-27632 的处理能减少细胞在流式筛选和胚胎注射中的凋亡,促进其在胚胎内的嵌合发育。研究结果说明,ROCK 抑制剂 Y-27632 可以提高猪 iPS 细胞冻存和传代的效率,促进其在胚胎中的嵌合。该研究有助于猪 iPS 细胞及其他多能干细胞的保存,传代和筛选等相关研究。     

表达外源基因的猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)感染性克隆的构建及病毒拯救

为建立表达标记基因的重组猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)反向遗传操作平台,本研究在PRRSV HuN4-F112疫苗株感染性分子克隆的基础上,采用突变PCR技术将新城疫病毒(NDV)NP蛋白末端优势抗原区插入PRRSV NSP2蛋白的复制非必须区,经基因片段的克隆、拼接,构建了含有外源标记基因的感染性的PRRSV cDNA克隆psk-HuN4-F112-Δ52+NP49。用限制性内切酶SwaΙ将psk-HuN4-F112-Δ52+NP49线性化后通过细胞外转录获得病毒RNA,用脂质体法将病毒RNA转染叙利亚仓鼠肾细胞(BHK-21)包装出病毒粒子,再转接到猴胚胎肾上皮细胞(MACR-145)传代拯救病毒。对拯救的病毒进行RT-PCR扩增、酶切和序列分析鉴定。结果表明,拯救病毒含有不同于亲本病毒的分子标记(病毒基因组14667位人工产生的MluⅠ酶切位点)和插入的标记基因序列。间接免疫荧光试验表明,外源基因NP49在拯救的PRRSV中表达,且能够在PRRSV传代过程中稳定遗传。病毒生长特性比较显示,拯救病毒与亲本病毒在MARC-145细胞上具有相似的增殖特性。本研究构建了含有标记基因PRRSV的感染性克隆并获得了拯救病毒,为进一步开发新型PRRS疫苗提供了有效的反向遗传操作平台。     

含CSFV T细胞表位的猪细小病毒样颗粒的表达及小鼠免疫试验

将纯化的重组子pM-VP2-E290阳性质粒利用杆状病毒表达系统进行表达,表达产物应用SDS-PAGE、Western blot和Dot ELISA进行分析,确定所表达的蛋白分子量大小约为67kD,且具有天然蛋白的抗原特异性。应用免疫电镜对表达产物进行观察,可见到细小病毒样颗粒。病毒样颗粒在无免疫佐剂参与的情况下,免疫6～8周龄的BALB/c小鼠,同时设猪细小病毒(Porcine parvovirus,PPV)的灭活疫苗免疫组及磷酸盐缓冲液(PBS)接种组作为参比对照,检测小鼠的细胞免疫和体液免疫学指标。结果表明,表达蛋白所形成的细小病毒样颗粒,不仅能诱导小鼠机体产生抗猪瘟病毒的特异性细胞毒性T淋巴细胞(CTL)反应,还能刺激小鼠产生高效价的抗猪细小病毒的特异性抗体,而且机体所产生的抗体效价显著高于灭活疫苗对照组。     

超表达细胞周期蛋白A2基因(CycA2)抑制猪卵母细胞PB1体外排出

在卵母细胞成熟过程中,细胞周期蛋白A2(CyclinA2,CycA2)可与不同周期蛋白依赖激酶(cyclindependent kinase,CDK)相互作用,通过其周期性表达和降解,参与调控细胞周期.为探讨CycA2基因对猪(Sus scrofa)卵母细胞体外成熟的影响,本研究从猪卵巢中克隆CycA2基因,构建野生型pVenus-CycA2和非降解型pVenus-DN157CycA2真核表达载体,转染至hela细胞,确认重组质粒的表达及定位情况.将pVenus-CycA2、pVenus-DN157CycA2体外转录为cRNA,对猪卵母细胞进行显微注射后,体外成熟培养一段时间后统计第一极体排出率,并观察其表达和定位.结果显示,显微注射了pVenus-CycA2、pVenusDN 157CycA2cRNA的卵母细胞,其第一极体(first polar body,PBl)的排出率与对照组相比极其显著降低(P＜0.001,);用Roscovitine处理的pVenus-DN 157CycA2表达的卵可恢复排出PB1的能力,其PB1排出率与对照组相比差异不显著.本研究首次揭示了CycA2基因对猪卵母细胞体外成熟过程的影响,为探索CycA2参与染色体分离调控的分子机制提供理论依据,同时也为进一步研究第二次减数分裂过程中CycA2基因的作用提供了一个平台.