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摘要综述了猪瘟疫苗的研究进展,为合理应用疫苗及了解其发展趋势提供了技术指导。
关键词猪瘟;疫苗;研究进展
中图分类号S852.65 1文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)04-0215-02
猪瘟(Classical Swine Fever,CSF)又名猪霍乱(Hog Cho-lera,HC),是猪的一种高度接触性、热性、烈性传染病,目前可分为急性、亚急性、慢性和非典型猪瘟[1]。急性猪瘟由强毒株引发,一般导致猪的高发病率和高死亡率,而弱毒病毒感染则呈亚临床感染或隐性感染。自1810年美国田纳西州首次报道CSF以来,呈全球性流行。近30年来,除北美、大洋洲和欧洲少数国家不再流行外,其仍然是养猪业的最大威胁,是当今猪最重要的传染病之一。CSF除引起败血症外,还可引起一系列临床表现,如妊娠母猪流产、胎儿畸形、慢性营养消耗、淋巴细胞和血小板减少等免疫系统病变,并容易继发和并发细菌或其他病毒感染。在我国20世纪70年代后期,CSF的流行形式产生了新的变化。在出现这些现象的地区和猪场,往往伴随有多种原因引起的免疫失败或免疫低下,仔猪免疫耐受和母猪带毒综合征并存,而由CSF所造成的猪死亡率常能达到30%以上[2],严重阻碍了我国养猪业的健康发展。猪瘟病毒仅有1个血清型且变异率相对较小。因此,疫苗接种是大多数国家防控猪瘟的主要措施。
1传统疫苗
1.1灭活疫苗
1903年Dorsert首次证明CSFV是一种病毒,1908年Hutyra制备了CSFV高免血清,并运用高免血清来控制CSF。Dorsert等首先创制了猪瘟结晶紫灭活苗和组织疫苗,1947年我国马闻天试制过猪瘟灭活苗。20世纪50~60年代是猪瘟灭活疫苗研制的高峰时期,我国何正礼、方时杰、胡祥璧、李崇道在此期间分别研制出不同毒株灭活苗,包括石门系毒株疫苗。在此期间,福尔马林和结晶紫灭活苗被广泛应用。但由于灭活苗存在免疫剂量大、免疫期短、产生免疫力的时间慢、不能引发局部免疫、仅能皮下和肌肉注射、成本较高等缺点,以后逐步被猪瘟弱毒疫苗所取代。
1.2弱毒疫苗
猪瘟弱毒疫苗株由猪瘟野毒株致弱而成。1946年后国外相继有Baker(1946)、Koprowski(1947)等人报道,用不同方法将不同猪瘟病毒适应于家兔,成为毒力减弱的变异毒株,但这些变异毒株仍可诱发严重反应及死亡。我国是较早开展CSF弱毒苗研究并取得成功的国家,1954年成功培育出猪瘟兔化弱毒株并制成疫苗(CLS)。该苗毒株虽然可以通过胎盘屏障,但不感染胎儿引起任何畸变。猪瘟兔化弱毒株毒力稳定,在猪体内连续传代后仍保持原弱毒特性,对各品种不同日龄的猪均无残余毒性。免疫17d后,免疫猪的血液、脾脏及骨髓中均无病毒残留。
目前,猪瘟兔化弱毒苗是国际上应用最广泛的猪瘟弱毒苗,不少国家通过该疫苗实现了猪瘟的有效控制乃至净化。另外,日本利用强毒ALD株培育出弱毒疫苗株GPE株,法国利用强毒Alfort株培育出Thiverval株。近年来,人们对弱毒疫苗株的制备工艺、免疫途径和免疫剂量的研究已有进展。Rivero(1988)报道,在MPK细胞和RKC细胞上可培养猪瘟兔化弱毒株。Rivero(1990)将猪瘟兔化弱毒株在MPK细胞上的传代细胞毒接种2月龄猪,强毒攻击后猪只得到完全保护并在猪只体内未发现病毒复制。Ferrari(1992)和Gualandi(1991)用猪瘟兔化弱毒适应MPK细胞株免疫猪,猪在免疫11个月后仍有高水平抗体。Terpstra等(1990)报道,利用猪瘟兔化弱毒适应SK6细胞制苗,7d或6个月后强毒攻击,结果均能完全保护。Chenut等(1999)报道,利用C株苗口服免疫猪,在猪只体内分离不到病毒,免疫后3周抗体呈阳性,6周后用强毒攻击,在各器官中均未能检出病毒。
2新型疫苗
2.1活载体疫苗
某些病毒基因组的某一核苷酸序列,将其切除、突变或在该区域内插入外源性基因片段后,不影响病毒复制。利用基因工程将该核苷酸序列克隆出来,改造后将异源性抗原基因和启动子插入其中,获得重组病毒。该重组病毒免疫动物,可同时提供针对异源病毒与载体病毒的保护。目前,用于表达外源病毒基因的载体包括PRV、痘病毒、腺病毒、疱疹病毒、乳多空病毒和口疮病毒等。
伪狂犬病毒基因组全长150kb,基因内包括多个非必需区,适合作为载体病毒,且由于伪狂犬本身也是猪的一种重要传染病,所以利用活载体苗获得猪瘟、伪狂犬的双重保护很有意义。Van Zijl和Hooft构建了PRV/HCV的活载体疫苗毒株。Van将E2基因的不同片段插入到PRV的gG启动子构建了3个重组病毒,其中2株可以抵抗强毒攻击。Hooft分别将E2基因置于PRV gD启动子,人的CMV启动子及PRV gE启动子控制下构建了3株病毒,攻毒试验证明,只有E2置于人的CMV启动子下才能抵抗PRV和CSFV的强毒攻击。Peeter(1997)等构建了表达CSFV E2蛋白的gD/gE双缺失的伪狂犬病毒重组疫苗,免疫接种实验表明,该疫苗能提供猪瘟、伪狂犬的双重保护。
痘苗病毒(Vaccinia Virus,VAC)宿主范围广,毒性较低,是较理想的病毒基因载体。Rumenap[3]等将编码CSFV结构蛋白的cDNA基因片段插入到VAC的TK基因中,得到VAC/CSFV重组体:VACcore、VAC3.8、VAC3.8*。其中VACcore免疫效果较差,其余2株均能提供保护,说明核心蛋白与结构蛋白相比并不适合作为亚单位疫苗。Hahn等(2001)将E2基因置于痘苗病毒启动子下游后插入到猪痘病毒的TK基因中构建成重组病毒。Konig等(1995)将编码CSFV Npro、E0、E1和E2蛋白的基因分别插入痘苗病毒中,获得了能表达E0和E2结构蛋白的重组病毒,免疫猪可获得保护。Hulst等(1993、1994)以杆状病毒为载体在昆虫细胞中表达猪瘟病毒E2蛋白基因和E2的异端信号肽序列的gX重组体,用致死量的Brescia强毒株攻击后能获得保护。Krivons等(1995)也将E2基因加工后在杆状病毒中进行表达。改造包括一个转膜区和一个信号肽序列,改造后的表达水平达到了5~10μg/106细胞。Van等利用杆状病毒表达系统表达了2种分别缺失了B/C抗原单位和A抗原单位的E2蛋白,用这2种蛋白免疫猪后攻毒,结果表明,E2蛋白上的单结构抗原单位诱导的免疫反应可保护猪抵抗CSFV的攻击。
2.2DNA疫苗
DNA疫苗,即将编码目的抗原基因的重组表达载体经各种转移途径转入机体细胞,借用宿主细胞的表达加工合成抗原分子,这样可以不断表达抗原蛋白并激发体液免疫和细胞免疫。Markowska Daniel等[4]报道,CSFV DNA疫苗免疫猪只后能完全保护强毒攻击,但攻毒后有2d体温高达40℃以上。同时T、B淋巴细胞活性轻微增强。国内部分专家也通过初步实验证明其有较好的免疫力。王宁等(1999)报道,构建了含CSFV石门株E2基因的重组真核表达质粒pRCSE2。将pRCSE2和空载体pRC免疫小鼠,ELISA检测结果表明:仅pRCSE2免疫鼠可产生CSFV特异抗体。周鹏程(2000)等报道,构建了表达CSFV E2基因的重组质粒pCE2,脂质体转染法将pCE2导入cos-7细胞进行瞬间表达,用针对E2蛋白的特异性单抗以间接免疫荧光法检测,结果证实小鼠免疫后2周和4周抗体阳性,同时中和实验也证实免疫后中和抗体呈阳性。Andrew等(2000)、Yu等(2001)、Hammond等(2001)[5]也分别构建了CSFV E2基因的重组表达质粒,并且证明它对猪有较好的保护作用。
DNA疫苗的优点在于重组DNA可通过发酵培养方式大量制备,具有较好的稳定性,并且大容量质粒还可容纳多种病毒的免疫原基因,若同时将编码细胞因子基因插入质粒,可以使反应从Th1型向Th2型过渡,另外,DNA疫苗可以有效排除母源抗体的干扰。但其在安全性上还存在3个问题,即DNA抗体的形成、外来抗原持续表达带来的副作用以及导致宿主细胞恶性转变的可能性。
2.3标记疫苗
CSFV标记疫苗的最大优点在于能检测出疫苗接种猪群中的感染猪,还能预防或减少免疫猪间病毒的传播,防止临床病例的出现,提供针对所有已知致病毒株的终身免疫保护,防止带毒状态存在,还有性状稳定、无直接副作用和不影响鉴别诊断等优点。Dewulf等[6]发现,用E2亚单位标记疫苗对猪群进行2次免疫能提供临床保护,但缺点是不能阻止CSFV间接接触感染,而且免疫后抗体产生较慢。An等[7]发现,在E2亚单位标记疫苗中融入细胞因子可以进一步提高疫苗免疫效果。Rouma(1999)对用杆状病毒表达的E2基因亚单位疫苗的有效性和稳定性做了试验,结果表明,用32μg E2蛋白给猪接种1次,3个月后以致死量强毒攻击,95%的猪得到保护而不发病。
综上所述,猪瘟疫苗对猪瘟的预防、控制及净化起到了不可替代的作用,为了达到最终控制并消灭猪瘟的目的,就目前国内现状而言,疫苗及其相应诊断方法和试剂仍需加强,新型疫苗的佐剂、安全性等问题尚需进一步探讨,新型疫苗的研制开发与应用仍需进一步验证。
3参考文献
[1] 殷震,刘景华.动物病毒学[M].北京:科学出版社.2000.
[2] 吕宗吉.我国猪瘟的流行病学现状分析[J].中国预防兽医学报,2001,23(4):300-303.
[3] RUMENAPF E T,STARK R,MERYERS G,et al.Structural proteins of hog cholera virus expressed by vaccine virus further characterization and induction of protective immunity[J].J Virol,1991(65):589-597.
[4] MARKOWS KA-DANIEL I,COLLINS R A,et al. Evaluation of genetic vaccine against swine fever[J].Vaccine,2001,19(17-19):2480-2484.
[5] DAHLE J,SCHAGEMANN G,MOENNING V,et al. Clinical,virological and serol-ogical findings after intranasal inocylation of pigs with bovine viral diarrhoea virus and subsequent intranasal challenge with hog cholera virus[J].Zentralbl Veterinarmed B,1993,40(1):46-54.
[6] DEWULF J,LAEVENS H,KOENEN K,et al. An experimental infection with classical swine fever in E2 subunit matker vaccine vaccinated and in non-vaccinated pigs[J].Vaccine,2001(19):475-482.
[7] AN S H,SONG H,KIM B,et al. MoLecular biological approach for the eradication of classical swine fever in korea[C]∥OIE symposium on classical swine fever(hog Cholera).Birminghan:U K,1998.
关键词猪瘟;疫苗;研究进展
中图分类号S852.65 1文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)04-0215-02
猪瘟(Classical Swine Fever,CSF)又名猪霍乱(Hog Cho-lera,HC),是猪的一种高度接触性、热性、烈性传染病,目前可分为急性、亚急性、慢性和非典型猪瘟[1]。急性猪瘟由强毒株引发,一般导致猪的高发病率和高死亡率,而弱毒病毒感染则呈亚临床感染或隐性感染。自1810年美国田纳西州首次报道CSF以来,呈全球性流行。近30年来,除北美、大洋洲和欧洲少数国家不再流行外,其仍然是养猪业的最大威胁,是当今猪最重要的传染病之一。CSF除引起败血症外,还可引起一系列临床表现,如妊娠母猪流产、胎儿畸形、慢性营养消耗、淋巴细胞和血小板减少等免疫系统病变,并容易继发和并发细菌或其他病毒感染。在我国20世纪70年代后期,CSF的流行形式产生了新的变化。在出现这些现象的地区和猪场,往往伴随有多种原因引起的免疫失败或免疫低下,仔猪免疫耐受和母猪带毒综合征并存,而由CSF所造成的猪死亡率常能达到30%以上[2],严重阻碍了我国养猪业的健康发展。猪瘟病毒仅有1个血清型且变异率相对较小。因此,疫苗接种是大多数国家防控猪瘟的主要措施。
1传统疫苗
1.1灭活疫苗
1903年Dorsert首次证明CSFV是一种病毒,1908年Hutyra制备了CSFV高免血清,并运用高免血清来控制CSF。Dorsert等首先创制了猪瘟结晶紫灭活苗和组织疫苗,1947年我国马闻天试制过猪瘟灭活苗。20世纪50~60年代是猪瘟灭活疫苗研制的高峰时期,我国何正礼、方时杰、胡祥璧、李崇道在此期间分别研制出不同毒株灭活苗,包括石门系毒株疫苗。在此期间,福尔马林和结晶紫灭活苗被广泛应用。但由于灭活苗存在免疫剂量大、免疫期短、产生免疫力的时间慢、不能引发局部免疫、仅能皮下和肌肉注射、成本较高等缺点,以后逐步被猪瘟弱毒疫苗所取代。
1.2弱毒疫苗
猪瘟弱毒疫苗株由猪瘟野毒株致弱而成。1946年后国外相继有Baker(1946)、Koprowski(1947)等人报道,用不同方法将不同猪瘟病毒适应于家兔,成为毒力减弱的变异毒株,但这些变异毒株仍可诱发严重反应及死亡。我国是较早开展CSF弱毒苗研究并取得成功的国家,1954年成功培育出猪瘟兔化弱毒株并制成疫苗(CLS)。该苗毒株虽然可以通过胎盘屏障,但不感染胎儿引起任何畸变。猪瘟兔化弱毒株毒力稳定,在猪体内连续传代后仍保持原弱毒特性,对各品种不同日龄的猪均无残余毒性。免疫17d后,免疫猪的血液、脾脏及骨髓中均无病毒残留。
目前,猪瘟兔化弱毒苗是国际上应用最广泛的猪瘟弱毒苗,不少国家通过该疫苗实现了猪瘟的有效控制乃至净化。另外,日本利用强毒ALD株培育出弱毒疫苗株GPE株,法国利用强毒Alfort株培育出Thiverval株。近年来,人们对弱毒疫苗株的制备工艺、免疫途径和免疫剂量的研究已有进展。Rivero(1988)报道,在MPK细胞和RKC细胞上可培养猪瘟兔化弱毒株。Rivero(1990)将猪瘟兔化弱毒株在MPK细胞上的传代细胞毒接种2月龄猪,强毒攻击后猪只得到完全保护并在猪只体内未发现病毒复制。Ferrari(1992)和Gualandi(1991)用猪瘟兔化弱毒适应MPK细胞株免疫猪,猪在免疫11个月后仍有高水平抗体。Terpstra等(1990)报道,利用猪瘟兔化弱毒适应SK6细胞制苗,7d或6个月后强毒攻击,结果均能完全保护。Chenut等(1999)报道,利用C株苗口服免疫猪,在猪只体内分离不到病毒,免疫后3周抗体呈阳性,6周后用强毒攻击,在各器官中均未能检出病毒。
2新型疫苗
2.1活载体疫苗
某些病毒基因组的某一核苷酸序列,将其切除、突变或在该区域内插入外源性基因片段后,不影响病毒复制。利用基因工程将该核苷酸序列克隆出来,改造后将异源性抗原基因和启动子插入其中,获得重组病毒。该重组病毒免疫动物,可同时提供针对异源病毒与载体病毒的保护。目前,用于表达外源病毒基因的载体包括PRV、痘病毒、腺病毒、疱疹病毒、乳多空病毒和口疮病毒等。
伪狂犬病毒基因组全长150kb,基因内包括多个非必需区,适合作为载体病毒,且由于伪狂犬本身也是猪的一种重要传染病,所以利用活载体苗获得猪瘟、伪狂犬的双重保护很有意义。Van Zijl和Hooft构建了PRV/HCV的活载体疫苗毒株。Van将E2基因的不同片段插入到PRV的gG启动子构建了3个重组病毒,其中2株可以抵抗强毒攻击。Hooft分别将E2基因置于PRV gD启动子,人的CMV启动子及PRV gE启动子控制下构建了3株病毒,攻毒试验证明,只有E2置于人的CMV启动子下才能抵抗PRV和CSFV的强毒攻击。Peeter(1997)等构建了表达CSFV E2蛋白的gD/gE双缺失的伪狂犬病毒重组疫苗,免疫接种实验表明,该疫苗能提供猪瘟、伪狂犬的双重保护。
痘苗病毒(Vaccinia Virus,VAC)宿主范围广,毒性较低,是较理想的病毒基因载体。Rumenap[3]等将编码CSFV结构蛋白的cDNA基因片段插入到VAC的TK基因中,得到VAC/CSFV重组体:VACcore、VAC3.8、VAC3.8*。其中VACcore免疫效果较差,其余2株均能提供保护,说明核心蛋白与结构蛋白相比并不适合作为亚单位疫苗。Hahn等(2001)将E2基因置于痘苗病毒启动子下游后插入到猪痘病毒的TK基因中构建成重组病毒。Konig等(1995)将编码CSFV Npro、E0、E1和E2蛋白的基因分别插入痘苗病毒中,获得了能表达E0和E2结构蛋白的重组病毒,免疫猪可获得保护。Hulst等(1993、1994)以杆状病毒为载体在昆虫细胞中表达猪瘟病毒E2蛋白基因和E2的异端信号肽序列的gX重组体,用致死量的Brescia强毒株攻击后能获得保护。Krivons等(1995)也将E2基因加工后在杆状病毒中进行表达。改造包括一个转膜区和一个信号肽序列,改造后的表达水平达到了5~10μg/106细胞。Van等利用杆状病毒表达系统表达了2种分别缺失了B/C抗原单位和A抗原单位的E2蛋白,用这2种蛋白免疫猪后攻毒,结果表明,E2蛋白上的单结构抗原单位诱导的免疫反应可保护猪抵抗CSFV的攻击。
2.2DNA疫苗
DNA疫苗,即将编码目的抗原基因的重组表达载体经各种转移途径转入机体细胞,借用宿主细胞的表达加工合成抗原分子,这样可以不断表达抗原蛋白并激发体液免疫和细胞免疫。Markowska Daniel等[4]报道,CSFV DNA疫苗免疫猪只后能完全保护强毒攻击,但攻毒后有2d体温高达40℃以上。同时T、B淋巴细胞活性轻微增强。国内部分专家也通过初步实验证明其有较好的免疫力。王宁等(1999)报道,构建了含CSFV石门株E2基因的重组真核表达质粒pRCSE2。将pRCSE2和空载体pRC免疫小鼠,ELISA检测结果表明:仅pRCSE2免疫鼠可产生CSFV特异抗体。周鹏程(2000)等报道,构建了表达CSFV E2基因的重组质粒pCE2,脂质体转染法将pCE2导入cos-7细胞进行瞬间表达,用针对E2蛋白的特异性单抗以间接免疫荧光法检测,结果证实小鼠免疫后2周和4周抗体阳性,同时中和实验也证实免疫后中和抗体呈阳性。Andrew等(2000)、Yu等(2001)、Hammond等(2001)[5]也分别构建了CSFV E2基因的重组表达质粒,并且证明它对猪有较好的保护作用。
DNA疫苗的优点在于重组DNA可通过发酵培养方式大量制备,具有较好的稳定性,并且大容量质粒还可容纳多种病毒的免疫原基因,若同时将编码细胞因子基因插入质粒,可以使反应从Th1型向Th2型过渡,另外,DNA疫苗可以有效排除母源抗体的干扰。但其在安全性上还存在3个问题,即DNA抗体的形成、外来抗原持续表达带来的副作用以及导致宿主细胞恶性转变的可能性。
2.3标记疫苗
CSFV标记疫苗的最大优点在于能检测出疫苗接种猪群中的感染猪,还能预防或减少免疫猪间病毒的传播,防止临床病例的出现,提供针对所有已知致病毒株的终身免疫保护,防止带毒状态存在,还有性状稳定、无直接副作用和不影响鉴别诊断等优点。Dewulf等[6]发现,用E2亚单位标记疫苗对猪群进行2次免疫能提供临床保护,但缺点是不能阻止CSFV间接接触感染,而且免疫后抗体产生较慢。An等[7]发现,在E2亚单位标记疫苗中融入细胞因子可以进一步提高疫苗免疫效果。Rouma(1999)对用杆状病毒表达的E2基因亚单位疫苗的有效性和稳定性做了试验,结果表明,用32μg E2蛋白给猪接种1次,3个月后以致死量强毒攻击,95%的猪得到保护而不发病。
综上所述,猪瘟疫苗对猪瘟的预防、控制及净化起到了不可替代的作用,为了达到最终控制并消灭猪瘟的目的,就目前国内现状而言,疫苗及其相应诊断方法和试剂仍需加强,新型疫苗的佐剂、安全性等问题尚需进一步探讨,新型疫苗的研制开发与应用仍需进一步验证。
3参考文献
[1] 殷震,刘景华.动物病毒学[M].北京:科学出版社.2000.
[2] 吕宗吉.我国猪瘟的流行病学现状分析[J].中国预防兽医学报,2001,23(4):300-303.
[3] RUMENAPF E T,STARK R,MERYERS G,et al.Structural proteins of hog cholera virus expressed by vaccine virus further characterization and induction of protective immunity[J].J Virol,1991(65):589-597.
[4] MARKOWS KA-DANIEL I,COLLINS R A,et al. Evaluation of genetic vaccine against swine fever[J].Vaccine,2001,19(17-19):2480-2484.
[5] DAHLE J,SCHAGEMANN G,MOENNING V,et al. Clinical,virological and serol-ogical findings after intranasal inocylation of pigs with bovine viral diarrhoea virus and subsequent intranasal challenge with hog cholera virus[J].Zentralbl Veterinarmed B,1993,40(1):46-54.
[6] DEWULF J,LAEVENS H,KOENEN K,et al. An experimental infection with classical swine fever in E2 subunit matker vaccine vaccinated and in non-vaccinated pigs[J].Vaccine,2001(19):475-482.
[7] AN S H,SONG H,KIM B,et al. MoLecular biological approach for the eradication of classical swine fever in korea[C]∥OIE symposium on classical swine fever(hog Cholera).Birminghan:U K,1998.