猪瘟病毒共感染RNA病毒的遗传多样性和进化研究

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猪瘟是一种由猪瘟病毒(classical swinefever virus,CSFV)引起的重大传染病。目前由于养殖场大规模免疫猪瘟兔化弱毒疫苗,该疫病在我国的流行得到了一定程度的控制,但是临床上散发病例及持续性感染仍然存在。猪瘟与其他病毒共感染可能是影响疫苗免疫效果从而导致疫情发展的重要因素之一。因此,了解猪瘟病毒共感染的情况以及共感染病毒的遗传进化特征,对了解疫病的发生发展,制定科学、精准的疫病防控策略具有重要的意义。实验室前期利用高通量测序技术对1990-2020年采集的82份临床猪瘟阳性样品初步进行了病毒宏基因组学研究,发现了许多与CSFV共感染的病毒。本研究在此基础上选择了一些新发现的及具有重要临床意义的共感染RNA病毒进行数据分析,通过RT-PCR对病毒基因片段、基因组全长进行扩增和序列测定并进行系统进化分析。为扩大对一些新发重要病毒的流行病学调查范围,对另388份猪组织样品进行了筛查。本研究在两份样品中发现了两条暂时热病毒(PoEV-HeN10和PoEV-GDMM7)的基因序列,经过扩增得到了基因组近似全长序列。同源性分析表明,这两条序列与其他所有暂时热病毒属成员编码的N和L蛋白氨基酸(aa)同源性分别为43.4-60.7%和47.6-58.5%,而它们之间2种蛋白氨基酸同源性分别为78.1%和70.7%,遗传距离超过了暂时热病毒种的分类标准,为两个新的暂时热病毒种,这是首次在猪组织中检测到暂时热病毒,因此将其命名为猪暂时热病毒(porcine ephemerovirus,PoEV)。对388份样品进行的流行病学调查结果表明,未发现其他阳性样品。对猪萨佩罗病毒(porcinesapelovirs,PSV)进行RT-PCR扩增,获得了 7条PSV近全基因组序列及22条PSV的VP1基因全长序列。同源性及基于VP1全长序列的系统进化分析表明,PSV-FJ1-1999和PSV-GDFS9-2018为PSV-2型毒株,它们与103条PSV-1和唯一一条PSV-2参考序列的ORF核苷酸序列同源性分别为76.7-78.1%和85.1-85.4%,其余均为PSV-1型毒株。这是首次在我国发现PSV-2的流行。系统进化分析表明,九十年代我国流行的PSV-1主要是和日本毒株亲缘关系更近,而2010-2020年流行的毒株则表现出多样性,与日本、德国以及意大利毒株均有较亲密的关系。对388份样品进行的流行病学调查结果表明,所检测到的41份阳性样品所含病毒均为PSV-1型毒株。在82份样品中发现5种基因型猪星状病毒(porcine astrovirus,PAstV)均存在。经过扩增和序列拼接共得到了 14条PAstV的序列信息,包括1条PAstV1、6条PAstV2、3条PAstV3、3条PAstV4和1条PAstV5。这是首次在我国获得可以引起神经系统疾病的PAstV3基因组信息。通过对目前GenBank收录的所有11株PAstV3进行分析,发现PAstV3可以划分为PAstV3a和PAstV3b两个基因亚型,而ORF2序列的同源性可作为划分不同基因亚型的标准,不同亚型间毒株ORF2基因核苷酸序列同源性<80.0%,亚型内毒株ORF2基因核苷酸序列同源性>80.0%,我国流行的PAstV3属于PAstV3b亚型。通过对全球的所有90株PAstVs进行分析,发现这5个基因型毒株之间存在较大的差异,表明该病毒目前仍处于不断进化的过程中。并且相比于其他3个型PAstVs,PAstV1和PAstV3型毒株与哺乳动物星状病毒的亲缘关系更近。本研究通过扩增获得了 4条猪札幌病毒(porcine sapovirus,PSaV)的基因组序列,包括 2 条 GⅢ(GⅢ-GD6-1998 和 GⅢ-CQWX4-2020),1 条 GⅩ(GⅩ-GD32-1996)和1条GⅪ(GⅪ-GD16-1998)病毒序列,这是GⅩ和GⅪ毒株首次在我国被报道流行。GⅢ-GD6-1998和GⅢ-CQWX4-2020全基因组同源性为90.2%,与GⅢ参考序列同源性分别为76.8-88.9%和77.0-90.1%,分别与中国毒株GⅢ-p2和美国毒株GⅢ-IL31538具有较近的亲缘关系。GⅩ-GD32-1996与GⅪ-GD16-1998和参考序列的基因组序列同源性分别为78.7-79.8%和74.9-75.6%。另外,本研究还扩增获得了 20条猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)的序列信息,11条为基因组近似全长序列,9条为ORF5基因全长序列,病毒包括欧洲型毒株和美洲型毒株。欧洲型毒株(PRRSV1)均属于subtype 1型,美洲型毒株(PRRSV2)中谱系8.7占主导(9株),其他毒株分别属于Sublineage 1.9(2株)、Lineage 3(4株)和Sublineage 5.1(1株),这表明我国PRRSV的流行多样性丰富。同时,本研究也将PRRSV2 Lineage 3在我国大陆流行的最早时间追溯到1999年。本研究对与猪瘟病毒共感染的多种RNA病毒的遗传多样性和进化特征进行了剖析,为相关猪病毒性传染病的防控提供了重要的流行病学数据。同时本研究结果表明,病毒宏基因组学技术是用于研究临床病例病毒共感染的有利工具,特别是在新病毒和变异的“老病毒”的发现方面具有无可比拟的优势,可用于临床猪病的诊断和检测。
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