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。     

猫杯状病毒2280株反向遗传系统的构建

为构建猫杯状病毒(FCV)2280株感染性克隆,本研究在FCV 2280株基因组5'末端和3'末端分别引入T7 RNA聚合酶启动子和丁型肝炎核酶(Hdv Rz)序列;并将FCV基因组中唯一的XbaⅠ限制性酶切位点序列进行同义突变作为遗传标记;将基因组分为3段分别进行RT-PCR扩增,通过酶切依次克隆于pOK-12载体中,构建FCV基因组全长cDNA重组质粒。以其为模板经体外转录制备其全长基因组RNA,并在5'末端加帽,转染CRFK细胞,24 h后出现典型的细胞病变。提取出现细胞病变的病毒液的总RNA制备cDNA模板,PCR扩增FCV遗传标记片段并进行XbaⅠ酶切鉴定分析,表明拯救的病毒为FCV重组病毒。而且拯救的病毒生长动力学与亲本病毒无明显差异。本实验为进一步研究FCV的生物学特性和致病机制奠定了基础。     

猪瘟病毒Thiverval株3′非编码区插入片段对病毒拯救的影响

猪瘟病毒（CSFV）疫苗株Thiverval株与亲本病毒Alfort株相比,最明显的区别就是其3′-UTR含有一定长度的插入序列。本研究通过反向遗传学操作,构建了3′-UTR含有19nt、32nt以及插入片段完全缺失的CSFVThiverval株全长cDNA感染性克隆,将突变病毒基因组进行体外转录,利用BHK-21细胞转染、PK-15细胞传代增殖的方式成功的从3种重组突变感染性克隆中拯救出活病毒粒子,表明CSFV疫苗株3′-UTR插入片段并不影响病毒的拯救。通过3′-UTR二级结构模拟,发现疫苗株的插入片段导致3′-UTR空间构型发生改变、自由能升高、影响二级结构的稳定性,可能是导致疫苗株毒力减弱的原因之一。     

猪繁殖与呼吸综合征病毒XH株感染性克隆的构建

为构建猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)反向遗传操作系统,本实验采用RT-PCR方法将PRRSV-XH株的基因组序列分为6个片段进行扩增,连接至低拷贝载体pOKQ中,获得全长cDNA克隆。将该克隆体外转录,经脂质体转染Marc-145细胞,观察细胞病变。经RT-PCR、间接免疫荧光和western blot等试验验证,表明构建了具有感染性的PRRSV-XH株全长cDNA克隆。本实验为在分子水平上研究PRRSV的复制、致病机理和基因产物的功能等方面提供技术支持,并为构建新型病毒载体和开发安全有效的活病毒疫苗奠定基础。     

运用全基因组扩增方法制备重组瘟病毒

病毒RNA的全基因组扩增为病毒致弱提供了一种新的方法。作者曾报道了一种复苏瘟病毒的全基因组扩增方法。边界病病毒-Gifhorn基因全长cDNA扩增子经长链RT-PCR扩增获得,然后用扩增子的RNA转录物拯救感染性病毒。本试验运用全基因组扩增方法高效、稳定地扩增了3株瘟病毒毒株:疫苗株C、典型猪瘟病毒Paderborn强毒株及牛病毒性腹泻病毒CP7株。扩增子被直接克隆至一个稳定的单拷贝细菌人工染色体中,以感染的RNA转录物为模板扩增产生了全长瘟病毒DNA。     

猪生殖与呼吸综合征病毒5′非翻译区序列的反向遗传操作

以猪生殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）北美株感染性克隆pCBC2为平台进行反向遗传操作,利用突变PCR获得在病毒基因组5′非编码区（5′UTR）和ORF1起始密码子之间插入NdeⅠ的全长克隆pTLNd4,并以此为基础将5′UTR替换为欧洲株的5′UTR,获得全长克隆pTLV8。以体外转录的RNA转染MARC-145细胞。结果显示,pTLNd4产生了细胞病变（CPE）,而pTLV8未产生。通过RT-PCR和Northern blot试验,分别对这2株突变病毒的基因组RNA复制和亚基因组mRNA转录水平进行了分析,同时还对pTLNd4进行了病毒学试验。证实,它们与亲本病毒无论从分子生物学水平或病毒学水平都无明显差异;pTLV8虽未产生CPE,但在病毒传代细胞中检测到了基因组RNA,说明替换不同基因型5′UTR的突变病毒虽然丧失了复制能力和感染性,但仍然能够提供病毒RNA合成所需要的顺式调控因子。     

猪瘟病毒C株(脾淋毒)全长cDNA分子几个突变位点的重组改造

采用RT-PCR、Nested PCR和Half-nested PCR技术从试验感染兔脾组织的总RNA中得到了猪瘟病毒(CSFV）C株全长cDNA的3个待改造片段，分别克隆于pMD18-T载体后进行测序。用重组技术分别从前期构建的5′半长cDNA或3′半长cDNA中替换F1、F3和F51，构建成2个新的半长cDNA，进一步连接成新的全长cDNA，经测序证实全长cDNA中3个致死性突变位点均得到改正。初步鉴定证明该全长cDNA具有感染性。为猪瘟病毒C株反向遗传操作系统的建立奠定了基础。     

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.     

麻疹病毒属病毒反向遗传研究概况

反向遗传是通过DNA重组技术有目的、精确定位改造基因的精细结构来确定基因变化对表型性状的影响,使从分子水平开展RNA病毒研究的目的性更强。反向遗传技术核心是通过构建RNA病毒的全长cDNA分子,并使之受控于RNA聚合酶启动子,通过体外转录再次得到病毒RNA,然后将该转录物RNA转染哺乳动物细胞,可拯救到活病毒,开发新型疫苗。论文综述了麻疹病毒属病毒反向遗传系统及主要病毒的反向遗传研究现状,为有关研究提供参考。     

狂犬病病毒反向遗传学研究进展

反向遗传学(Reverse genetics)是由基因结构认识基因功能的科学,与之相关的研究技术称为反向遗传学技术(Reverse genetic manipulation).RNA病毒的反向遗传学是采用病毒的遗传物质,在培养细胞或易感宿主中重新拯救出活病毒或类似病毒物质.能够拯救病毒的遗传物质称为感染性克隆,一般是在细菌质粒中含有整个病毒基因组的cDNA拷贝,使得cDNA本身或从cDNA体外转录所得的RNA具有感染性.自1978年第1例RNA病毒Qβ噬菌体的成功拯救以来,各类RNA病毒的分子生物学研究取得了长足的进展,这主要归功于各种RNA病毒反向遗传系统的建立和发展.     

猪源牛病毒性腹泻病毒SH-28分离株的全基因组序列及遗传进化分析

为了解猪源牛病毒性腹泻病毒(BVDV)与牛源BVDV在遗传特性上的差异,本试验对实验室分离保存的1株猪源BVDV(SH-28)进行了全基因组测序.利用反转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)方法分段扩增了SH-28分离株的18条cDNA片段,分别克隆于pGEM-T质粒载体并进行测序,用CLUSTX(1.8)和Lasergene软件进行序列的剪切和拼接,最终获得SH-28基因组序列全长为12 279个核苷酸(nt),开放阅读框(ORF)长11 685 nt,编码3 895个氨基酸(aa),5'-UTR和3’-UTR分别长385 nt和206 nt.全基因组进化树结果表明,虽然SH-28与HLJ-10同处于一个分支上,但其与XJ-04的全基因组核苷酸同源性最高(92.3％),而与另外2株猪源BVDV-1(ZM-95、SD0806)的亲缘性较远(70.0％、70.1％).5’-UTR进化树结果显示,SH-28分离株属于BVDV-2a2基因亚型,而HLJ-10和J-04株属于BVDV-2a1.由此,我们推测SH-28很有可能是由牛源BVDV-2进化而来的,但不同于已发表的BVDV-2分离株.     

水泡性口炎病毒印第安纳株反基因操作系统的建立

负链RNA病毒作为活病毒载体具有巨大的优势。本研究构建了水泡性口炎病毒印第安纳株（VSV-Ind）基因组全长cDNA克隆，建立了反向遗传操作系统并成功救获病毒。通过免疫荧光、电镜观察、RT-PCR及生长动力学研究，证实救获病毒保持典型的VSV印第安纳株特点，救获VSV的基因组内G蛋白前、后非编码区分别引入两个用于进一步构建重组病毒时外源基因插入的两个限制酶位点。本研究为新型重组活病毒疫苗载体和肿瘤治疗载体的研制及基础病毒学相关研究提供了重要的技术平台。     

坦布苏病毒MM1775株反向遗传操作系统的建立

本研究将坦布苏病毒MM1775株全基因组分3段克隆,获得3个重组质粒,利用融合PCR方法扩增得到5'端含有T 7启动子的病毒全长c DNA,经体外转录得到感染性的RNA,将RNA转染DF-1细胞,48 h后出现细胞病变。当细胞病变达到90%,将细胞上清接种DF-1细胞,72 h后进行间接免疫荧光(indirect immunofulorescence,IFA)和RT-PCR鉴定,结果表明拯救病毒成功。序列测定结果显示,拯救毒的全基因组序列与亲本毒完全一致,表明MM1775反向遗传操作系统构建成功,为进一步研究坦布苏病毒致病性等相关分子机制奠定了基础。     

蓝舌病病毒反向遗传操作系统的建立

为建立蓝舌病病毒(BTV)的反向遗传操作系统,本研究构建了分别表达血清1型BTV SZ97/1株VP1、VP3、VP4、VP6、VP7、NS1和NS2蛋白的7个真核表达质粒,同时又构建了含有SZ97/1株BTV的全部10个基因节段的T7聚合酶体外转录重组质粒。并利用T7 RNA聚合酶对酶切线性化的10个体外转录质粒进行体外转录,制备BTV全部10个基因的体外转录RNA。将已构建的7个真核表达质粒和体外转录获得的RNA产物依次共转染BHK-21细胞,拯救出含有分子标记的BTV。本研究首次在我国建立了BTV的反向遗传操作系统,为我国深入开展该病毒致病机理、传播机制、基因组功能的研究以及新型疫苗的研发奠定了基础。     

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.     

鸡传染性法氏囊病病毒超强毒株HLJ-0504 VP5基因缺失株感染性克隆的构建及鉴定

利用体外定点突变技术,缺失vvIBDV HLJ-0504株VP5基因,通过多重PCR在基因组两端分别引入锤头状核酶序列（HamRz）和丁肝病毒核酶序列（HdvRz）。将带有核酶序列的IBDV基因组插入载体pCAGGs的β肌动蛋白启动子下游,构建了IBDV感染性克隆pCAGGHLJ0504A△VP5HRT,将该感染性克隆与pCAG—GHLJ0504BHRT共转染DF—Ⅰ细胞。IFA,RT—PCR,电镜观察均显示获得重组病毒,将其命名为rHLJ0504HT△VP5。vvIBDVVP5基因缺失感染性克隆的成功构建为我们利用反向遗传操作技术快速致弱vvIBDV,构建IBD的候选疫苗株奠定了基础。     

猪繁殖与呼吸综合征病毒N蛋白磷酸化位点鉴定及其作用研究

为了探索猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)N蛋白磷酸化对于病毒复制和转录的影响,本研究利用Phos-tag和点突变技术实现了N蛋白磷酸化形式的分离并鉴定出磷酸化位点为第120位丝氨酸(Ser120)。通过反向遗传操作系统将N蛋白的磷酸化位点突变并拯救出病毒。空斑实验、IFA检测、病毒生长曲线结果显示,磷酸化位点突变对于病毒的感染性和N蛋白的核定位没有影响,但是病毒的复制能力减弱。进一步利用荧光定量RT-PCR方法检测突变病毒与亲本病毒在不同感染时间的基因组RNA和亚基因组RNA的转录水平,结果表明突变病毒的g RNA和长链sg RNAs转录水平明显低于亲本病毒,表明N蛋白Ser120磷酸化可能参与了病毒的转录调控过程。     

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PRRSVJXA1-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。     

狂犬病病毒单质粒拯救系统的建立及应用

旨在建立一种针对狂犬病病毒SAD L16株单质粒拯救的反向遗传操作系统。根据全长cDNA感染性克隆pSAD-L16 N、P和L基因上游序列的不同,分别设计多对引物将EMCVIRES序列、PV IRES序列和TaV 2A序列分别克隆入pSAD-L16载体的相应位置中,构建成5个重组狂犬病病毒全长cDNA克隆。在无需辅助质粒的情况下直接转染BSR T7/5细胞拯救病毒,并对拯救病毒进行生物学特性的鉴定和分析。结果表明,只有pSADNeNePeL和pSAD-NeNtPeL能够成功拯救出重组狂犬病病毒,获救病毒均高度致弱且增殖缓慢。获救的2株重组狂犬病病毒具有不同的遗传稳定性,表现出与野生型亲本毒株较大的差异。本研究首次建立起一种针对狂犬病病毒的单质粒拯救系统,为深入研究狂犬病病毒基因组结构与功能、分子致病机制以及狂犬病病毒与宿主相互作用等提供了一个基础的技术平台。