最新进展!非洲猪瘟疫苗创制成功,向产业化应用迈出坚实一步

澎湃新闻记者 贺梨萍

2020-03-01 11:13 来源:澎湃新闻

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3月1日,中国农业科学院哈尔滨兽医研究所中国农业科学院哈尔滨兽医研究所兽医生物技术国家重点实验室、国家动物疫病防控高级别生物安全实验室团队在SCIENCE CHINA Life Sciences(《中国科学: 生命科学》(英文版))发表了题为”A seven-gene-deleted African swine fever virus is safe and effective as a live attenuated vaccine in pigs”的研究论文,报道了一株人工缺失7个基因的非洲猪瘟弱毒活疫苗,经系统实验室研究评价,该疫苗对家猪具有良好的安全性和有效性。
该论文的通讯作者为中国农业科学院哈尔滨兽医研究所所长、国家动物疫病防控高级别生物安全实验室主任、国家非洲猪瘟专业实验室主任步志高。国家动物疫病防控高级别生物安全实验室是中国现有的两个P4(生物安全等级四级)实验室之一,另一在中科院武汉国家生物安全实验室。SCIENCE CHINA Life Sciences是中国科学院主管, 中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办的生命科学类综合性学术期刊。
非洲猪瘟病毒(ASFV)是一类古老的病毒,早在1921年在非洲肯尼亚首次发现,至今有约100年的历史。非洲猪瘟即是由非洲猪瘟病毒引起的家猪、野猪的一种急性、热性、高度接触性动物传染病,所有品种和年龄的猪均可感染,发病率和死亡率高可达100%。世界动物卫生组织将其列为法定报告动物疫病,中国也将其列为一类动物疫病。
研究团队在论文中提到,中国的生猪产量占到全球的50%以上,然而中国99%以上的养猪场都是小型养猪场,年产量不足500头,而且往往没有生物安全措施。虽然屠宰受感染的猪似乎控制了非洲猪瘟疫情,但病毒大面积污染了环境,因此仍旧对中国的养猪业构成威胁。
2018年8月3日,中国农业农村部新闻办公室通报我国首例非洲猪瘟疫情,随后病毒很快传播到全国大部分地区。截至2019年9月,中国生猪产量下降了40%。而自2019年8月以来,猪肉价格也已经上涨了一倍。
研究团队提到,这些事实表明,单靠扑杀受感染的猪无法控制非洲猪瘟,“因此迫切需要开发和使用一种有效的疫苗。”
而实际上,在过去的几十年里,科学家已经评估了多种不同的非洲猪瘟疫苗策略。灭活疫苗、DNA疫苗、亚单位疫苗和腺病毒疫苗均已经过测试,但均为成功。一些基因缺失的非洲猪瘟病毒显示出作为减毒活疫苗的潜力,但目前尚不清楚它们在猪身上的复制过程中是否能转化为毒性更强的毒株。
在这项研究中,研究团队选择了国内首个分离出的非洲猪瘟病毒毒株(HLJ/18)作为开发减毒活疫苗的骨架。中国农科院哈兽研赵东明、刘任强等人利用2018年9月3日黑龙江省佳木斯疫情发病猪样品,接种猪原代肺泡巨噬细胞,成功分离出我国第一个非洲猪瘟病毒毒株。
非洲猪瘟病毒不同基因缺失候选疫苗的构建
此番研究团队采用DNA同源重组技术,通过删除编码1至7种不同蛋白质的基因片段构建了6种不同的重组病毒,不同蛋白质包括MGF505-1R、MGF505-2R、MGF505-3R、MGF360-12L、MGF360-13L、MGF360-14L、CD2v、9GL、DP148R和UK,这些此前已被证明对不同非洲猪瘟病毒的毒力有重要影响。
6种不同的重组病毒为HLJ/18-6GD、HLJ/18-CD2v-del、HLJ/18-DP148R-del、HLJ/18-9GL&UK-del、HLJ/18-CD2v&UK-del、HLJ/18-7GD
值得注意的是,此前分离出的HLJ/18毒株对猪的致死率极高,其猪半数致死剂量(PLD50)为1.7红细胞半数凝集量(HAD50)。
为了研究这些基因缺失病毒在猪体内是否被减毒,研究团队肌肉注射了3-6组7周龄的无特定病原体(SPF)猪,分别注射了10^3 TCID50和10^5 TCID50基因缺失病毒,并对猪进行了三周的观察。
观察接种后21天的体温和存活率。所有接种HLJ/18-DP148R-del的猪均出现发热,并于接种后9天内死亡;接种HLJ/18-CD2v-del或HLJ/18-CD2v&UK-del的猪中,50%-100%出现发热,50%-75%在观察的三周内死亡;所有接种HLJ/18-6GD 、HLJ/18-9GL&UK-del或HLJ/18-7GD的猪均表现健康,在持续观察的三周时间内均存活。
这些结果表明,HLJ/18-DP148R-del对猪是致命的,HLJ/18-CD2v-del和HLJ/18-CD2v&UK-del对猪毒力略有减小,HLJ/18-6GD、HLJ/18-9GL&UK-del、HLJ/18-7GD在猪体内毒力则均显著减弱。
为探讨减毒后的病毒是否能诱导保护性免疫,研究团队通过实验评估后表明,
HLJ/18-9GL&UK-del不产生任何保护作用,而HLJ/18-6GD和HLJ/18-7GD具有免疫原性,能够保护猪抵抗致命的非洲猪瘟。数据还表明,HLJ/18-7GD的保护作用与剂量有关,而HLJ/18-6GD的保护作用与剂量无关。
值得注意的是,对减毒活疫苗最大的担忧是,疫苗种子病毒是否会在动物接种后转换为一个强毒株。上世纪六十年代,在葡萄牙和西班牙使用过的两种减毒疫苗,最终转换成了致命的毒株,并造成使用过的养殖场里10%-50%的猪死亡。
研究团队通过一些列试验表明,HLJ/18-6GD病毒有可能在猪的复制过程中变得更强。而HLJ/18-7GD病毒仅在猪的某些淋巴结中维持较短的时间,在猪的血液或任何其他器官中均未出现;因此,HLJ/18-7GD在猪的复制过程中不太可能转化为毒性毒株。

7基因缺失疫苗HLJ/18-7GD免疫对非洲猪瘟病毒强毒株致死性攻击提供完全保护
基于这些安全性评估,研究团队最终选择HLJ/18-7GD病毒(具有7个基因缺失)作为疫苗株,并进一步在商业养殖猪身上进行试验。
值得注意的是,由于单剂疫苗引起的保护性免疫在几周内可能下降,因此在实际的动物疾病控制中可能需要第二剂疫苗。
来自当地农场的7周大的仔猪被转移到P2实验室,接种了一到两次(间隔3周)10^5 TCID50疫苗,然后在接种后的不同时间点被转移到P4实验室进行攻毒试验。4-5只周龄相仿的未接种疫苗的猪作为对照组。所有猪在注射HLJ/18病毒后观察三周。
研究团队的结果表明,HLJ/18-7GD对养殖猪和无特定病原体猪具有相似的保护作用。另外,两次接种HLJ/18-7GD可以提供坚实的保护。而所有对照组猪均在注射毒株后的11天内死亡。
此外,鉴于商业养殖猪一般至少会养5个月。研究团队对接种过两次的猪在它们5个月(第二次接种后80天)的时候进行攻毒实验。结果表明,单剂量HLJ/18-7GD的10^6 TCID50带来的持续免疫力可对致死性的非洲猪瘟产生较好的保护作用,两次接种HLJ/18-7GD的10^6 TCID50可对猪产生终生保护作用。
值得注意的是,为了控制非洲猪瘟,母猪也需要接种疫苗。研究团队通过试验证明,HLJ/18-7GD疫苗对怀孕母猪也具有良好的安全性,在怀孕的早期、中期及晚期注射疫苗都不能造成流产现象,免疫后分娩的仔猪健仔率与未免疫对照组没有区别。
该研究团队还证明,该疫苗株可在无特定病原体猪原代骨髓细胞高效培养,一头健康仔猪的原代细胞能制备出至少20万头份的疫苗,也就意味着大规模生产是可行的,同时经济有效。
研究团队总结道,HLJ/18-7GD已经被充分评估并证明可以安全有效地对抗非洲猪瘟病毒。因此,他们期望该疫苗在控制非洲猪瘟方面能发挥重要作用。
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责任编辑:李跃群
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