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作为主动预防手段,疫苗的利用已有许多成功的实例。然而,作为病毒适应性进化的结果,免疫逃避是疫苗研究的主要障碍。深入了解病毒的适应性进化可以促进病毒性疾病的预防和根除。本论文借鉴“反向疫苗学”思路,开展了从猪瘟病毒(Classical swine fever virus,CSFV)和口蹄疫病毒(Foot and mouthdisease virus,FMDV)适应性进化分析到设计相应新型双价疫苗的研究。
猪瘟(Classical swine fever,CSF)和口蹄疫(Foot and mouth disease,FMD)是两种具有重大经济影响的传染性疾病,它们都被国际兽疫局列为必须申报的动物传染病。猪瘟病毒和口蹄疫病毒分别是猪瘟和口蹄疫的病原。猪瘟病毒是具有囊膜的正义单链RNA病毒。首先,本文分析了36株猪瘟病毒全基因组中每个蛋白的适应性进化。结果表明猪瘟病毒的结构蛋白E2承载了最大的正选择压力。在此基础上,分析了85株E2基因的全长序列。结果表明E2蛋白的72位、75位和200位氨基酸残基是正选择位点,并且不同毒力毒株的E2蛋白在这些位置具有各自特异的替代模式。同时,对E2基因的分析还揭示基因一群和基因二群的猪瘟病毒具有不同的适应性进化模式。而且,结合前人的工作,本文首次提出了猪瘟病毒毒力演化机制的模型。
同样作为正义单链RNA病毒,口蹄疫病毒的进化规律与猪瘟病毒有很大的差异。口蹄疫病毒是无包膜的正链小RNA病毒包括7个血清型。对其免疫优势蛋白VP1的分析表明各个血清型的适应性进化机制存在差异.一方面,VP1蛋白以RGD区为中心的30个氨基酸的片断是各血清型口蹄疫病毒共有的正选择区域。这提示宿主的免疫监视和病毒自身宿主范围的选择在口蹄疫病毒的进化中是协同的;同时,这也表明口蹄疫病毒对宿主细胞的识别在其进化过程中发挥着关键作用。另一方面,各个血清型还具有位于两端无规则卷曲区域的特异的正选择位点,这可能在血清型分化的过程中扮演着重要角色。
接种多价疫苗有助于防止病毒超感染的发生,可以取得综合防治的效果。猪瘟病毒和口蹄疫病毒都可以使猪发病,并且口蹄疫病毒自然宿主中的牛羊等也可成为猪瘟病毒的“携带者”。所以开发可以同时预防二者的双价疫苗具有重大的价值。另一方面,尽管猪瘟和口蹄疫各自疫苗的研究已有较多的报道,但是有关二者双价疫苗的研究还很不充分。本文基于对二者适应性进化的分析,构建了猪瘟病毒和口蹄疫病毒的融合抗原“E2—VP90”,并且利用杆状病毒展示系统构建了含有该融合抗原的重组杆状病毒。实验表明“E2—VP90”中的两部分抗原都可以在Sf9细胞中正确表达,并且能被展示到杆状病毒中。进一步的动物实验证明,杆状病毒展示的“E2—VP90”可以在小鼠和家兔中同时诱发猪瘟病毒和口蹄疫病毒特异性的免疫反应。进一步的研究表明展示“E2—VP90”的重组杆状病毒可以成功地进入BHK细胞。并且,构建到重组杆状病毒基因组中的CMV启动子在BHK细胞中可以启动下游融合抗原基因的表达,这会增强免疫的效果。