高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒强弱毒ORF1a、ORF1b、ORF2-ORF7片段互换嵌合病毒的构建及其生物学特性的分析

为研究高致病性猪繁殖和呼吸综合征病毒(HP-PRRSV)强弱毒之间毒力差异的分子基础,本实验分别以HP-PRRSV强毒HuN-F5株及其传代致弱的疫苗病毒株HuN4-F112为亲本病毒,利用反向遗传操作技术分别将ORF1a、ORF1b或ORF2-7编码序列在强弱毒之间互换。将6种含有不同嵌合基因的全长病毒基因组的重组质粒体外转录后转染BHK-21细胞,然后在Marc-145细胞中传代,拯救的重组病毒经RT-PCR、测序和免疫荧光鉴定,并分别命名为rHuN4-F5-ORF1a、rHuN4-F5-ORF1b、rHuN4-F5-ORF2-7(以强毒为骨架)和rHuN4-F112-ORF1a、rHuN4-F112-ORF1b、rHuN4-F112-ORF2-7(以弱毒为骨架)。进一步测定这些病毒在Marc-145上的生长曲线,结果显示:以强毒为骨架的嵌合病毒rHuN4-F5-ORF1a生长滴度显著高于亲本强毒rHuN4-F5,而以弱毒为骨架的嵌合病毒rHuN4-F112-ORF1a在细胞上的生长滴度低于其亲本弱毒rHuN4-F112,其他片段替换对病毒在细胞上的生长没有明显影响。本实验结果提示ORF1a对于PRRSV在体外细胞培养上的生长调节起重要作用。     

猪繁殖与呼吸综合征病毒感染肺泡巨噬细胞后差异表达膜蛋白的鉴定与分析

猪繁殖与呼吸综合征(porcine reproductive and respiratory syndrome,PRRS)是危害养猪业发展的重要传染病之一。2006年我国首次爆发高致病性PRRS(highly-pathogenicPRRS,HP-PRRS),与经典的PRRS相比,HP-PRRS发病率和死亡率均显著升高。目前,对高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒(highly-pathogenic porcine reproductive and respiratory syndrome virus,HP-PRRSV)引起的高发病率和高死亡率的机制仍不清楚。本研究利用1MOI的EGFP标记的HP-PRRSV毒株HuN4(rHuN4-EGFP)和其体外传代致弱毒株HuN4-F112(rHuN4-F112-EGFP)分别感染肺泡巨噬细胞(pulmonaryalveolarmacrophage,PAM),24h后通过流式细胞术,从FITC通道收集被PRRSV强弱毒感染的PAM,提取膜蛋白进行Shotgun质谱分析。试验最终获得82个在强弱毒感染PAM过程中存在差异表达的膜蛋白。感染rHuN4-EGFP的样品与未感染样品相比,有72个蛋白特异表达;感染rHuN4-F112-EGFP的样品与未感染样品相比,有12个蛋白特异表达。通过GO分析发现,这些蛋白主要参与代谢、生物调节与细胞加工过程,大多数蛋白具有结合、催化活性。进一步在MARC-145细胞上过表达部分差异膜蛋白,发现其中前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶9(proprotein coverteases subtilism/kexin 9,PCSK9)能明显抑制PRRSV强毒株和弱毒株的复制,Clusterin、Apoliprotein C-II能促进PRRSV强毒株复制。本研究表明利用Shotgun质谱技术鉴定出的差异表达膜蛋白对PRRSV复制有影响,深入分析PRRSV感染后差异表达的膜蛋白变化将有利于进一步明确其致病机制。     

表达猪瘟病毒E2蛋白重组猪繁殖与呼吸道综合征病毒的研究

为构建表达猪瘟病毒(CSFV)E2蛋白重组猪繁殖与呼吸道综合征病毒(PRRSV),本研究首先利用高致病性PRRSV弱毒疫苗HuN4-F112株的感染性分子克隆作为平台,构建了一个在nsp2区有缺失的感染性分子克隆,命名为pHuN4-F112-△480-620。以pHuN4-F112-△480-620作为载体,采用突变PCR的方法将CSFV的主要保护性抗原E2基因1 bp～9 99 bp,1 bp～600 bp,1 bp～330 bp及256 bp～330 bp基因片段分别插到nsp2中aa 480～aa 620位氨基酸缺失编码区域。结果显示,插入完整E2基因或较大E2基因片段的重组PRRSV cDNA质粒均未能拯救出病毒,只有插入较小的E2基因片段(256 bp～330 bp)的重组病毒cDNA质粒成功地拯救出了重组病毒rPRRSV-F112-E2(256-330),拯救的病毒能够在MARC-145细胞上引起明显的细胞病变,而且生长速度明显高于其亲本病毒,间接荧光检测表明该重组病毒能够表达外源基因。     

PRRSV强弱毒体外诱导IL-10产生差异的分子基础研究

猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)感染后能够引发机体产生免疫抑制,IL-10在病毒介导的免疫抑制中起重要作用。PRRSV HuN4株感染PAM细胞后能够诱导IL-10高水平表达,而其传代致弱毒株HuN4-F112感染PAM细胞后IL-10表达水平很低。本研究以PRRSV HuN4株及HuN4-F112株为研究对象,对其感染PAM细胞后IL-10上游关键因子表达差异进行研究,揭示诱导IL-10产生差异的分子基础。结果显示,PRRSV强弱毒感染PAM细胞后,强毒HuN4株诱导TLR2与TLR4转录水平显著高于弱毒HuN4-F112株,TLR3、TLR7和TLR9转录水平则无显著差异;强毒HuN4株感染PAM细胞后,其p38磷酸化水平显著高于弱毒HuN4-F112株,而ERK磷酸化水平差异不具备显著统计学意义。结果提示,PRRSV强弱毒株感染PAM细胞诱导IL-10表达水平的差异推测是由于强弱毒诱导p38 MAPK磷酸化水平差异造成的。     

HuN4-F112株高致病性猪繁殖与呼吸综合征弱毒疫苗免疫后病毒血症和抗体消长规律的试验报告

应用高致病性猪繁殖与呼吸综合征弱毒疫苗(HuN4-F112株)对28~30日龄的仔猪进行免疫,并定期采样检测,研究免疫后病毒血症持续时间和抗体消长规律,结果表明,病毒血症在免疫后第1周即可出现,最长可持续至免疫后第6周;疫苗免疫后,母源抗体明显下降,免疫后第3周平均阻断率最低为18%,此后开始上升,至免疫后第7周平均阻断率达到最高值85%,随后开始缓慢下降,至免疫后第16周时为54%。研究表明,HuN4-F112株高致病性猪繁殖与呼吸综合征疫苗免疫后病毒血症持续时间最长为6周,抗体水平在免疫后第7周时达到最高。     

猪繁殖与呼吸综合征病毒HuN4-F112株在Marc-145细胞上最佳增殖条件的研究

为了在Marc-145细胞上获得更高滴度的猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)HuN4-F112株,优化了细胞培养条件、病毒接种剂量、收毒时间和病毒液冻融次数等条件。结果证明Marc-145细胞在MEM培养基、新生牛血清含量8%、细胞接毒密度1.5×105个/mL、pH7.1条件下生长状态最好;PRRSV HuN4-F112株的最佳接种剂量为3.0×105 TCID50/mL,收毒时间为接种后70～72小时,在-18℃冻融3次,PRRSV HuN4-F112株增殖效果最好。该结果为HuN4-F112株PRRSV疫苗的生产提供了依据。     

高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒HuN4株致弱毒株特异性抗原表位的鉴定

通过对高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒（Highly Pathogenic Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virtls,Hp-PRRSV）HuN4株亲本毒及其不同代次传代毒株Nsp2（Nonstnduralprotein2）蛋白氨基酸序列比较分析,发现不同代次的Nsp2蛋白存在4处氨基酸点突变,针对每个突变点分别人工合成编码短肽的核苷酸序列,经原核表达后进行Western blot分析。结果表明表达的融合蛋白F65-11（^749KGEPvsdqpak^759）能够特异性的与HuN4-F40、HuN4-F65和HuN4-F112感染猪的血清发生反应,而与HuN4 F5感染猪的阳性血清和CH-1a株阳性血清不发生反应,证实第4个氨基酸点突变（S754）处存在一个免疫优势抗原表位。将该表位肽段由N端和C端逐步缩短继续鉴定,当N端缩短到第5个氨基酸（^754SDQPAK^759）C端缩短到第3个氨基酸（^749KGEPVSDQ^757）时,表达的融合蛋白不能与PRRSV阳性血清反应,最终推测该抗原表位必需氨基酸为^753VSDQ^756。选取GenBank中提交的部分高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒的Nsp2氨基酸序列,对该表位氨基酸所在位置进行序列比较,分析结果显示位于Nsp2蛋白749→759位氨基酸序列高度保守,F65—11变异位点C^754→7^754为HuN4株系列传代毒株所特有。本研究结果证实抗原表位F65—11可以作为鉴别HuN4-F112弱毒疫苗所诱导产生的特异性抗体的候选抗原。     

猪繁殖与呼吸综合征病毒强/弱毒感染PAM细胞生物学特性比较分析

为了解猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)强、弱毒株在PAM细胞上的增殖特性,本研究在体外分离培养了健康猪肺泡巨噬细胞(porcine alveolar macrophages,PAM),然后分别用高致病性PRRSV强毒HuN4株和弱毒疫苗HuN4-F112株感染PAM细胞,细胞病变观察和间接免疫荧光检测结果显示,二者在体外均可以感染PAM细胞,其中强毒HuN4株感染PAM细胞CPE较为明显。在两个毒株感染PAM细胞后12、24、36、48、60h分别收获病毒感染的细胞,利用抗PRRSV N蛋白单抗进行Western blot分析检测病毒核蛋白在不同时间表达量的变化,结果表明,强毒株在感染PAM细胞的早期,N蛋白合成表达量明显高于弱毒疫苗株,而弱毒疫苗株在感染Macr-145细胞早期,N蛋白的合成量则明显优于强毒株。比较HuN4株与HuN4-F112株在PAM细胞和Marc-145细胞的生长曲线,结果显示强、弱毒在PAM细胞和Marc-145细胞生长趋势存在明显差异,其中强毒HuN4株在PAM细胞上增殖能力明显强于弱毒株,而弱毒HuN4-F112株在Marc-145细胞上的增殖能力明显强于其在PAM细胞上的增殖能力,表明PRRSV强毒株对靶细胞PAM的感染能力较强,弱毒疫苗株对其感染能力相对较弱。本研究为深入了解PRRSV强毒株与弱毒疫苗株的致病性差异提供了理论依据。     

针对nsp9基因的siRNA在Marc-145细胞上对猪繁殖与呼吸综合征病毒复制的影响

为了验证猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)nsp9基因对PRRSV的复制影响,化学合成针对nsp9基因的siRNA,转染到Marc-145细胞中,接种PRRSV之后分别通过荧光定量和Western blot方法来测定病毒的滴度变化和表达情况。结果发现,转染siRNA的Marc-145细胞中病毒的滴度低于未转染特定siRNA的对照组,同时N蛋白的mRNA和蛋白水平均低于未转染特定siRNA的对照组。初步得出结论nsp9基因为病毒复制关键基因,针对nsp9基因的siRNA会在Marc-145细胞中抑制PRRSV的复制。     

HP-PRRSV HuN4株及其致弱过程中的不同代次病毒对仔猪外周免疫器官及肺脏的损伤

为了研究高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒(HP-PRRSV)HuN4株在其致弱过程中对仔猪外周免疫器官及肺脏损伤的变化,试验分别采用HuN4F5及其致弱代次F15、F23、F30及HuN4弱毒疫苗F112感染30日龄PRRSV抗原抗体阴性健康断奶仔猪,每天进行体温测定及临床症状观察,并在感染后0,3,5,7,10天检测病毒血症情况。病毒感染后10天剖杀试验猪,观察外周免疫器官及肺脏的病理变化并对肺脏和主要外周免疫器官病毒载量进行测定。结果表明:HuN4 F5、HuN4 F15组在临床症状、病毒血症、外周病毒载量及病理变化方面都明显比其他组严重,HuN4 F23组发病明显减轻,HuN4 F30组、HuN4 F112组无明显发病特征,与空白对照组无明显差异。说明HP-PRRSV HuN4株在致弱过程中,传代至30代时毒力发生显著减弱。     

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.     

An attenuated live vaccine based on highly pathogenic porcine reproductive and respiratory syndrome virus (HP-PRRSV) protects piglets against HP-PRRS

Porcine infections with highly pathogenic porcine reproductive and respiratory syndrome virus (HP-PRRSV) cause significant morbidity and mortality and currently there are no effective vaccines for disease prevention. An attenuated strain, HuN4-F112, was obtained by passaging the HP-PRRSV HuN4 on Marc-145 cells (112th-passage). PRRSV-free pigs were inoculated intramuscularly with HuN4-F112 (10^2.0, 10^3.0, 10^4.0, 10^5.0 and 10^6.0 TCID₅₀ for groups 1–5, respectively). The groups 3–5 could resist the lethal challenge and did not show any obvious changes in body temperature nor clinical signs throughout the experiment, the pathological lesions were milder and the gained weight at a greater rate (P < 0.05), compared to group 1 and control. Sequence analysis of the HuN4 passages showed a conserved epitope in GP5 protein was mutated (¹⁹⁶QWGRL/P²⁰⁰ → ¹⁹⁶RWGRL/P²⁰⁰), as a result the monoclonal antibody could not recognize the HuN4-F112 any more. These results suggested that the HuN4-F112 could protect piglets from lethal challenge and might be a candidate vaccine against the HP-PRRSV.     

高致病性PRRS活疫苗(HuN4-F112株)抗体对Ⅱ型不同亚群PRRSV的中和效果

为研究高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒(HP-PRRSV)活疫苗(HuN4-F112株)诱导的抗体对II型不同亚群PRRSV的中和作用,本研究将10头PRRSV抗原、抗体阴性的6周龄仔猪,每头仔猪肌肉注射1头份疫苗(106.0TCID50/mL),每周采血并分离血清,检测该血清对II型PRRSV第1、2、4亚群的代表病毒株勃林格PRRSV活疫苗(VR-2332株)、PRRSV活疫苗(CH-1R株)和HP-PRRSV活疫苗(HuN4-F112株)的中和效价。实验结果显示,仔猪免疫3周后开始产生针对HuN4-F112的中和抗体,11周至22周抗体水平达到高峰,抗体持续至少25周,但只有少数免疫猪在几个时间点的血清对VR-2332和CH-1R疫苗株具有血清交叉中和作用,而且中和效价较低。     

Mutations in the genome of the highly pathogenic porcine reproductive and respiratory syndrome virus potentially related to attenuation

A live-attenuated highly pathogenic porcine reproductive and respiratory syndrome (HP-PRRS) virus (HP-PRRSV) TJM vaccine strain was derived from the HP-PRRSV TJ strain by passage 92 times in the African green monkey kidney epithelial cell line Marc-145. We found that the virulence of the TJ strain to piglets was decreased greatly from passage 19. To identify mutations associated with attenuation of the TJM vaccine strain, we determined the nucleotide changes that arose during Marc-145 passage of the HP-PRRSV TJ virus. The TJM strain contains a 360 nucleotide (120 amino acids) deletion and a 118 nucleotide mutation that resulted in 48 amino acid changes. Analysis of the complete nucleotide sequences of intermediate passage-level viruses F19, F46 and F78 showed that 31 (64.6%) of the 48 amino acid mutations occurred in F19, 7 (14.6%) occurred in F46, 7 (14.6%) occurred in F78 and 3 (6.3%) occurred in F92. The 120 amino acid deletion occurred from F19 to TJM. Therefore, we hypothesized that the 31 amino acid mutations distributed in nsp1β, nsp2-nsp5, nsp7, nsp9, nsp10, GP4 and GP5 and the continuous 120 amino acid deletion in the nsp2 region from F19 provide a strong potential molecular basis for the observed attenuated phenotype.     

高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒非结构蛋白Nsp4的表达及其抗血清的制备

根据GenBank中已发表的高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒（Highly Pathogenic Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus,PRRSV）HuN4株全基因组序列,设计合成一对引物,对PRRSV HuN4株非结构蛋白Nsp4（Nonstructural protein 4基因进行RT-PCR扩增,克隆到原核表达载体pET30a（＋）中,构建重组表达载体pET30a-Nsp4,经酶切测序鉴定。将pET30a-Nsp4转化表达菌株BL21（DE3）,诱导可表达分子量约为27kDa重组蛋白。Westernblot显示其具有较好的反应原性,经镍离子亲和层析（Ni-NTA）纯化获得了高纯度的可溶性重组蛋白。将纯化的Nsp4蛋白免疫BALB／c小鼠,抗血清ELISA效价达1：16000,Western blot和IFA表明,所制备的抗血清能够特异性识别PRRSV自身表达的Nsp4蛋白。本研究获得了可溶性的PRRSV Nsp4蛋白,制备了Nsp4特异性多抗血清,为进一步研究Nsp4蛋白的亚细胞定位及功能奠定了基础。