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猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)由猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)引起,以母猪繁殖障碍及各日龄猪的呼吸系统疾病和高死亡率为特征。该病自1987年在美国首次发现以来,广泛流行于世界各养猪国家,给世界养猪业造成了巨大的经济损失。 目前,对PRRS的防治主要是通过疫苗免疫接种,商品化的疫苗有灭活疫苗和弱毒疫苗。灭活苗存在免疫接种剂量大、免疫次数多、免疫效果差、预防成本高等弊端;而弱毒苗又存在较大的散毒风险,因此研制开发安全有效的新型疫苗成为当务之急。 但由于RRSV具有抗体依赖性增强作用、基因组变异快、诱导免疫抑制、持续感染等特点,给安全有效疫苗的开发带来了巨大的困难。基于此,本研究通过对PRRSV已知表位的分析,选择与免疫保护相关的B细胞表位和T细胞表位,以linker将各表位基因串联,构建了PRRSV抗原多表位基因(rMEP),并对其进行不同修饰后的免疫原性进行了评价。具体工作如下: 1.表位的选择与多表位基因的合成通过对PRRSV已知表位的分析,选择了GP3的T1细胞表位(LEPGKSFW),T2细胞表位(CRIGHDRCSEN);GP4的T1细胞表位(CLFAILLAI);GP5的T1细胞表位(LAALICFVIRLAKNC),T2细胞表位(KGRLYRWRSPVIVEK),修饰的GP5 B细胞表位(AKFVAAWTLKAAASHIQLIYNL);M蛋白的T1细胞表位(C NDSTAPQKVLLAFS),T2细胞表位(ALKVSRGRLLGLLHL);N蛋白的T1细胞表位(VRHHFTPSE),T2细胞表位(VRLIRATAS)。根据哺乳动物细胞对密码子的偏爱性,对选择的各表位基因进行密码子优化,各表位间以linker(GGGGS)相连,人工合成获得PRRSV多表位基因,并将其命名为rMEP。 2.多表位核酸疫苗的构建和免疫原性研究抗原递呈和加工受到抗原本身亚细胞定位的影响,从而影响抗原最终的免疫应答效果,为了获得免疫原性最强的多表位基因的核酸疫苗,对合成的多表位基因进行修饰,构建了表达天然型多表位基因的重组质粒nMEP、表达分泌型多表位基因的重组质粒sMEP和表达膜定位型多表位基因的重组质粒mMEP。Western blot证实各重组质粒均能正确表达目的蛋白,并且各表达蛋白的亚细胞定位与预期一致。 将3种表达质粒分别免疫Balb/C小鼠,共免疫2次,间隔3周,结果于首免后3周,3种疫苗免疫组均产生了可检测的针对PRRSV的特异性ELISA抗体和中和抗体,二免后各免疫组的抗体水平都有所上升,但以表达分泌型多表位基因的重组质粒(sMEP)所诱导的ELISA抗体和中和抗体水平最高,另两组之间无显著差异。 通过实时相对荧光定量PCR方法和ELISA检测小鼠脾淋巴细胞被特异抗原刺激后IFN-γ和IL-4的分泌,结果表达膜定位型多表位基因的重组质粒(mMEP)诱导最高水平的IFN-γ和IL-4的分泌。 3.猪诺如病毒P颗粒为载体的PRRSV多表位基因工程疫苗的研究研究表明,诺如病毒P蛋白能够在体外大量、稳定表达,并自我折叠成P单体,P单体可进一步自我组装成24聚体亚病毒颗粒。由于每个P单体表面具有3个能够接受大片段外源片段插入的颈环结构,使得外源片段能够成功展示在亚病毒颗粒表面,从而提高抗原肽的递呈效率和免疫效果。 基于此,本实验将PRRSV多表位基因和组氨酸标签(His-tag)分别插入到猪诺如病毒P蛋白基因的不同颈环结构,构建重组基因NoRo-Pp-rMEP。并根据杆状病毒表达系统的密码子嗜性优化此基因后,通过生物公司合成该基因。并以杆状病毒为载体构建了表达该基因的重组杆状病毒,Western blot检测结果显示,目的蛋白正确、大量表达。将通过蔗糖密度梯度离心的纯化NoRo-Pp-rMEP蛋白(NP组)、表达膜定位型多表位基因的重组质粒(mMEP组)和表达NoRo-Pp-rMEP蛋白的昆虫细胞(NC组)作为抗原免疫6周龄Balb/C小鼠。动物实验结果显示:体液免疫反应NC组诱导最高水平的ELISA抗体和中和抗体,其次是NP组,再次是mMEP组。 细胞免疫反应结果显示,NC组、NP组、mMEP组均诱导较高水平IFN-γ的分泌,与PBS、野毒对照组差异极显著。mMEP组诱导最高水平的IFN-γ。NC组、NP组、mMEP组均诱导较低水平的IL-4分泌,其中mMEP组诱导最高水平的IL-4分泌。 本实验结果显示,诺如病毒亚病毒颗粒成功展示PRRSV抗原多表位,提高了抗原的递呈效率和免疫应答效果。PRRSV抗原表位的正确展示对于提高免疫应答效果起到了至关重要的作用。该多表位基因很有希望成为新型疫苗开发的候选基因。