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新城疫(Newcastle Disease,ND)是由新城疫病毒(Newcastle Disease Virus,NDV)引起的对世界养禽业危害极为严重的一种烈性传染病,经过四次世界大流行后,其感染的宿主范围己明显扩大,并且表现出新的生物学特性。过去,.虽然也有报道NDV能自然感染鹅、鸭等水禽,但一般认为水禽对NDV有较强的抵抗力,感染后不易发病和造成流行。然而,自90年代后期,我国陆续有水禽感染NDV强毒并发病的报道,NDV的生物学特性变化及鹅源病毒的来源,已引起了研究者们的重视。Hemagglutinin-neuraninidase(HN)蛋自是病毒表面重要的囊膜糖蛋白之一,它介导了病毒与宿主细胞受体的特异性结合,同时,在促进F蛋白融合与子代病毒释放方面也扮演了重要的角色。因此,进一步研究HN蛋白在病毒致病机制中的作用,将具有非常重要的意义。
基予以上背景,本研究首次以NDV强毒株ZJ1为骨架,通过反向遗传技术将毒力更强的基因Ⅶ型强毒株14和基因II型弱毒株Clone30的HN基因分别替换到该骨架中并拯救出相关重组病毒,再分别以细胞、鸡胚和小鸡为动物模型进行了相关生物学试验以重点阐明HN蛋自与病毒毒力及组织嗜性之闻的关系。
1.相关重组嵌合体病毒的构建及拯救首先,透过PCR定点突变技术,对中闻转移质粒R123实施序列修饰后使HN基因的两端出现单酶切位点AflII和SspI,从而方便HN基因的完整替换。然后,通过PCR扩增出Clone30株和I4株的HN基因,目的片段经AflII和SspI酶切后连入中间转移质粒mRl23中,再经AgeI和FspAI酶切后连入全长质粒pZJI中得到重组质粒pZJl/ClonHN和pZJl/I4HN。圊时pUC/NDV-GFP经AgeI和BstZl7I酶切后将含有GFP的片段插入到重组质粒pZJl/ClonHN和pZJl/I4HN的P和M基因之间后得到了重组质粒pZJl/ClonHN-GFP和pZJl/14HN-GFP。将重组质粒分别和pCI-NP、pCI-P、pCI-L辅助表达质粒共转染BSR-T7/5细胞后,成功拯救出了重组病毒rZJl/ClonHN、rZJl/14HN、rZJl/ClonHN-GFP和rZJl/14HN-GFP。测序结果表明,I4株和Clone30株的HN基因已替换到骨架病毒的基因组中,同时GFP基因也已正确插入到重组病毒的基因组中。
2.HN基因的替换对重组嵌合体病毒生物学特性造成的影响。
2.1重组病毒在细胞模型上的生物学特性差异病毒生长动力曲线、感染细胞后的病变和空斑形态等分析结果显示,I4株和Clone30 株的HN基因在强毒骨架上能很好地发挥其生物学功能,重组病毒rZJl/ClonHN、rZJl/I4HN与骨架病毒rZJl表现出相似的多步生长曲线、一致的细胞病变和空斑形态,只是rZJl/ClonHN的生长速度略微缓慢。
2.2 HN基因的替换对重组病毒毒力的影响通过测定MDT、ICPI、IVPI三大毒力指标,我们分析了HN基因对重组病毒毒力的影响。结果表明,与骨架病毒rZJl相比,rZJl/14HN不影响ICPI的变化,但略微提高了IVPI值和缩小了MDT值;rZJl/ClonHN不影响ICPI和IVPI的变化,但增大了MDT值。
鉴于NDV主要通过消化道和呼吸道感染传播,我们研究了重组病毒在滴鼻、点眼的自然感染途径下对宿主致病性的影响。结果表明,与骨架病毒rZJl相比,rZJl/I4HN能增强对小鸡的致病力;rZJl/ClonHN能降低对小鸡的致病力。2.
3.HN基因的替换对组织感染嗜性的影响前面研究发现,在通过尿囊腔接种和滴鼻、点眼接种时,HN蛋白对病毒的致病性影响更加的明显。为了研究上述差异的原因,我们以GFP标记的重组病毒分别感染鸡胚和小鸡,然后观察荧光在组织中的分布情况。结果发现,与骨架病毒rZJl-GFP相比,rZJl/I4HN-GFP能够广泛地分布到各个组织脏器中;rZJl/ClonHN-GFP分布的组织范围明显缩小,荧光量减少。
通过免疫组化技术分析了重组病毒和骨架病毒的组织嗜性分布情况。结果表明,骨架病毒rZJl在除了肺脏和脾脏外的其它组织均有分布,脑中病毒分布量较少;rZal/I4HN在除了肺脏以外的其它组织中均有分布,并且范围较广,分布量较多;rZal/ClonHN只在气管、肾脏、肝脏中有分布,并且范围较窄、量较少;结论:本研究主要发现为:(1)异源HN蛋白在强毒骨架病毒上仍然能很好地发挥其生物学功能;(2)HN蛋白对病毒的毒力具有一定的影响作用;(3)HN蛋白能够影响病毒的组织感染嗜性,我们推测可能正是这种差异性导致了它对病毒毒力的影响。