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文晖路,失事的太阳,Jianyue Mo, Xiduo曾庆红,莲香Wang (Zhang庆丰周,朱凌,织里,Qingmei谢,Yinzuo Bi,马的减排, ”衰减和高致病性PRRSV活病毒疫苗免疫原性的候选人32-Amino酸nsp2蛋白质中删除”,免疫学研究期刊》的研究, 卷。2014年, 文章的ID810523年, 11 页面, 2014年。 https://doi.org/10.1155/2014/810523
衰减和高致病性PRRSV活病毒疫苗免疫原性的候选人32-Amino酸nsp2蛋白质中删除
文摘
猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV) QY1连续通过了马克- 145细胞。毒性不同的QY1中间衍生品(P5, P60 P80, P100)测定。研究发现,QY1体外过程中逐渐衰减。致病性研究表明,猪接种QY1岁入与P80未出现任何重大PRRS临床症状。然而,轻度到中度感染的临床症状和急性HP-PRRSV体征观察猪接种QY1 P60 P5,分别。此外,我们决定这四个中间病毒的全基因组序列。结果表明,100年之后的段落,QY1 P5相比,共32个氨基酸突变被发现。此外,有一个核苷酸缺失和独特34-amino酸删除发现在5′UTR nsp2基因在衰减过程中,分别。这种缺失基因稳定的体内。PRRSV的实验挑战后,猪接种一剂QY1 P100发达没有明显的临床症状和耐受性良好致命的挑战,而QY1 P80小组仍然发达轻度发烧后的临床试验的挑战。 Thus, we concluded that QY1 P100 was a promising and highly attenuated PRRSV vaccine candidate.
1。介绍
猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)是一种严重的病毒性疾病在猪,特点是生殖失败在猪母猪和呼吸问题。自1980年代在美国出现,PRRS全世界被发现以及猪行业造成了巨大的经济损失(世界上1- - - - - -4]。繁殖与呼吸障碍综合症是由俗称PRRS病毒(PRRSV),属于Nidovirales秩序,家庭Arteriviridae,属Arterivirus(5]。PRRSV容易遗传多样性。PRRSV隔离系统发育分析的基础,该病毒可分为两种基因型:I型(欧洲像对待)典型LV和II型(NA-like)典型vr - 2332 (6,7]。在II型PRRSV,总体分为9单元血统(8]。这两种类型我9在中国)和II型PRRSV被报道。注意到,也叫高致病性的变体PRRSV PRRSV (HP-PRRSV),在2006年出现,影响了超过200头猪,中国猪行业造成了巨大的经济损失(3]。
PRRSV的积极意义RNA基因组约15.1 - -15.5 kb。基因组包含了至少10个开放阅读框(orf) (10]。ORF1a和ORF1b位于下游(UTR)和5′端非翻译区占据了大约三分之二的基因组和产量至少14小病毒非结构蛋白(NSPs Nsp1α,Nsp1β和Nsp2-12)相关病毒转录和复制。ORF2a ORF2b, orf 3 - 7,位于上游的3′UTR编码小结构蛋白(GP2 E GP3和GP4)和主要结构蛋白(GP5, M, N),分别为(11- - - - - -15]。额外的小说结构蛋白由ORF5a编码识别是重要的PRRSV复制(10,16]。
减毒活病毒疫苗被认为是最经济的方法来实现免疫(17]。已经开发出几种不同的减毒活疫苗疫苗来控制这种疾病和这些疫苗接种策略大大减少繁殖与呼吸障碍综合症(俗称造成的经济损失18- - - - - -21]。减毒活疫苗疫苗在某种程度上的有效途径诱导免疫和保护牲畜损失与感染相关的高毒性的PRRSV毒株(22]。所有的商用减毒活疫苗疫苗来自字段顺序后野生型真菌而言病毒细胞系的段落;结果表明,两种结构和非结构化病毒蛋白质,也许不同的蛋白质之间的相互作用导致了PRRSV病毒体内衰减(18,19,23- - - - - -25)和overattenuation HP-PRRSV会导致免疫原性不足,已报道(26]。因此,一个令人满意的衰减和PRRSV活疫苗的免疫原性之间的平衡需要一个更好的理解在PRRSV衰减。在目前的研究中,我们描述了PRRSV隔离QY1连续通过在马克- 145细胞;基因组序列和不同的衰减程度的导数QY1测定。额外的研究进行了评估的减毒表型的免疫原性更好的理解可能的基因突变和PRRSV衰减之间的关系。
2。材料和方法
2.1。病毒文化
2007年6月PRRSV毒株QY1被隔离。马克- 145细胞培养应用于病毒传播,和马克- 145细胞的接种层放置在37°C, 5%的公司2与杜尔贝科的修改鹰的介质(DMEM)含2%胎牛血清(Gibco) 70% - -80%细胞病变效应(CPE)是可见的。细胞培养上清液是由冻融收获3次,这是稀释的比例1:50或100 1:开始下一篇。病毒净化和效价每10通道进行了评估。
2.2。病毒RNA提取和基因组测序
不同QY1总提取病毒rna病毒段落使用试剂盒试剂(美国表达载体)。P5的完整基因组序列,P60 P80, P100测定,ORF5基因决定在每个10-passage间隔作为病毒突变的洞察力。总RNA是溶解在水和储存在−nuclease-free 70°C为进一步使用。逆转录(RT)和聚合酶链反应(PCR)进行了使用PrimeScript RT - PCR一步工具包(豆类、日本)。3′完整比赛装备(豆类、日本)是用来放大3′UTR根据制造商的指示。17个引物对旨在充分完整的病毒基因组序列的基础上vr - 2332 (27]。PCR产物纯化从琼脂糖凝胶使用E.Z.N.A.凝胶萃取工具包(ω,美国)根据生产的建议。PCR产品被克隆到pMD19-T向量(豆类、日本)和发送到上海桑戈语生物技术,中国测序。质量序列代表了至少三倍基因组序列覆盖率和结果分析使用DNAStar lasergene 7.2版。
2.3。致病性研究设计和实验的挑战
机构和国家动物保健和使用指南,所有实验过程涉及动物是动物实验委员会批准华南农业大学(批准ID 201004152)。所有的努力都是减少痛苦。
总共五十35-day-old PRRSV-free仔猪获得的农场- PRRSV和PCV2感染。小猪被随机分为五组,每组10动物。每组的小猪住独立于其他组织在生物安全级别2 (BSL2)设施由广东Dahuanong动物保健品有限公司,有限公司在6周的年龄,小猪在组1,2,3,4是肌内注射2×105组织培养感染性(TCID50) QY1病毒P5, P60, P80, P100,分别。肌内注射杜尔贝科集团5修改鹰的介质(DMEM),用作负控制。然后小猪每天监测的临床体征,包括厌食、嗜睡、腹泻、呼吸困难、体温。动物体重在0、7、14、21、28天后接种(dpi)。血清样本收集0、3、7、10、14、21、28 dpi。五头猪从每组随机选择,验尸dpi 14日,紧随其后的是肺部检查总值和显微结构变化。
其余的猪()组3、4和5是肌内注射2×10528日P5病毒dpi的实验挑战,分别。动物每天监测厌食症的临床症状的存在,嗜睡,腹泻、呼吸困难和体温。收集血液样本28日,35和42 dpi。猪都是尸体剖检后第14天挑战,和总病理肺损伤进行评估。肺组织进行组织学检查。
2.4。血清学
血清样本收集0、7、14、21 dpi用于PRRSV特定抗体反应使用商业酶联免疫试剂盒2 xr IDEXX实验室Inc .,韦斯特布鲁克,我根据制造商的指示。样品与sample-to-positive (S / P)比率≥0.4被认为是PRRSV阳性抗体。此外,血清样本21日,28岁,35岁,和42 dpi被用于病毒中和试验描述Plagemann et al。28]。
2.5。病毒血症
病毒分离和病毒滴定法测定血清中进行。简单地说,50μL血清添加在一个单层的马克- 145细胞1 24-well板的病毒隔离。每个检查以细胞病变效应和评估作为一个星期的每天积极或消极的文化。滴定法是由每个积极准备10倍稀释样本和添加50μL每个稀释4井单层的马克- 145细胞96孔板。组织培养(TCID感染剂量的50%50每毫升计算,里德和Muench的方法。
2.6。组织学检查
肺的样本(从颅叶两部分,分别来自中间的配件,和尾叶肺)收集并固定在10%中性缓冲福尔马林和常规加工进行组织病理学检查。微观部分是在盲目的时尚和检查的评分间质性肺炎的严重程度(0 - 4)如前所述29日]。
2.7。统计分析
抗体和病毒滴度的统计分析使用快乐7.0执行软件。单向方差分析(方差分析)是用来评估几何平均数之间的差异抗体和病毒滴度。统计上的显著差异水平设置为。
3所示。结果
3.1。临床症状和体重增加
负控制集团没有临床症状和PRRSV自由直到结束的致病性研究(28 dpi)。所有小猪QY1 P5病毒感染发达HP-PRRSV的典型临床症状包括高烧、厌食、抑郁、嗜睡,呼吸困难,和皮肤黄萎病和2/10的小猪在这组死于9 dpi和11 dpi,分别。其他猪的这组12日开始减少严重dpi除了两头猪仍然显示严重的弱点和垂死的条件和安乐死dpi 14日。发热反应如图1。所有的猪接种P5展出高烧(≥40.5°C) dpi 4日,持续了6天。猪接种QY1 P60表现出轻度至中度的临床症状,如厌食、抑郁、嗜睡和四个猪在这组显示中度呼吸困难和高烧,但这组的平均体温低于40.5°C。P60组表现出临床症状开始在3或4 dpi, 10日达到峰值dpi和14至21 dpi解决。4/10猪感染QY1 P80表现出温和的热(40°C - 40.5°C) 5日dpi,持续了5天。接种与P80明显诱导接种后温度升高,表明有残留毒性病毒。相比之下,动物接种QY1 P100没有任何明显的临床症状在整个实验。直肠温度的猪感染QY1 P100是在正常范围内;重量上的性能获得如图2。重量无显著差异获得P80中观察,P100,对照组。至少在猪群中发现体重增加感染了致命病毒QY1 P5中度毒性病毒QY1 P60紧随其后。
在28日dpi,猪接种QY1 P80 ()或P100 (与QY1 P5)挑战。猪在这两个组没有显示高烧或挑战曝光后临床症状,表明这些猪接种后完全保护与QY1 P80或岁入。挑战曝光后,所有猪5组出现急性HP-PRRSV的临床症状,包括厌食、嗜睡,腹泻,呼吸困难,持续的高体温。最重要的是,2/5的猪在这组死在9日和10日天挑战,分别。
3.2。抗体反应
所有的猪都为阴性PRRSV抗体测试的时候接种(图3)。负控制猪没有反应的血清抗体PRRSV致病性研究的整个过程。7日dpi, 7/10, 8/10, 7/10的猪有P5, P60,分别和P80接种组。P60组表现出显著的S / P比值(高比其他组)。5/10的猪P100接种组有7 dpi。因此,所有的猪都有14日anti-PRRSV dpi。致命病毒P5接种组显示较高的抗体效价比其他群体在14和21 dpi (),分别,而P60 P80, P100感染组诱导类似水平的anti-PRRSV抗体反应在这些时间点在猪身上。血清样本收集21日,28岁,35岁,和42 dpi被用于病毒中和试验。结果表明,PRRSV-specific中和抗体缺席之前挑战,直到第七天无法察觉之后的挑战。QY1 P80集团开发更好的病毒中和反应,展示高水平的血清中和抗体对QY1 P5天35和42比QY1 P100接种组(图4)。
3.3。病毒血症
血清样本被滴定分析。致命的病毒P5显示病毒效价最高的时间点集合,其中的衰减表型P100是最低的。dpi 7日达到峰值后,每组的滴度开始下降。有不到一个日志增长下降通道之间的前14天的水平。一个猪QY1 P100集团保持着高水平的病毒血症而其他猪没有dpi 14日,造成一个大变化在这个时间点(图5)。21日dpi,所有猪感染P80和P100 PRRSV负经rt - pcr检测和病毒隔离(表1)。
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3.4。严重损伤和微观损伤
严重肺损伤分数图所示6(一)。在验尸,猪PRRSV感染诱发类似病变,但在组间严重程度不同。所有猪接种病毒毒性P5显示明显的肺损伤,影响颅,中间,和配件,以肺衰竭崩溃和公司的实质和橡胶。此外,这一组的平均肺损伤评分明显高于(比其他PRRSV感染组)。2/5猪P60接种组显示中度病变和其他猪在这组发达轻度肺部病变。轻微病变也观察到P80接种组的平均肺损伤类似五猪在这一组。肺部病变10%以上总值P60和P80团体表示剩余致病性在这些通道的水平。没有观察到明显的肺损伤的P100和负对照组。不同程度每组之间的微观肺部病变的严重程度与严重肺部病变的显示是相一致的。致命的P5病毒感染组发达急性PRRSV感染迹象,都表现为肺泡巨噬细胞的浸润和不成熟的淋巴细胞在间质(图的积累7)。大量微观肺部病变的猪接种毒性(P5病毒显著高于)比P80 P100,模拟组(图6 (b))。肺部病变P60 P80感染组和中度dpi 14日而P100接种组最小或没有在这个时间点。猪接种P80或P100病毒被牺牲在14天post-challenge没有明显的病理损伤被发现,表明猪可以容忍致命的挑战。
(一)
(b)
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
3.5。序列分析
QY1 P5应变的长篇核苷酸序列及其导数段落P60 P80, P100测定。序列的基因组序列数据显示QY1 P5 15357核苷酸(nt),包括一个189 - nt 5′UTR, 14981元由10个orf编码区,和一个187 - nt 3′UTR 37-nt策略(a)的尾巴。比较基因组学分析显示,QY1 P5共享高身份与HP-PRRSV菌株包括JXA1 HuN4, SY0608, WHU1,在核苷酸同源性98.6% - -99.6%的水平。独特的分子特性,观察在Nsp2不连续30-amino酸删除,这是已知的特征之一,流行菌株孤立于2006年在中国(2,14]。QY1 P5显示89.6%核苷酸身份vr - 2332菌株,但只有61.3%的序列与LV应变身份,显示QY1 P5属于HP-PRRSV。序列之间的身份亲代菌株P5和三个衍生品(P60 P80, P100)在核苷酸水平从99.6%到99.8%不等。与亲本菌株相比,核苷酸替换的数量发生在P60, P80,和P100 29日,40岁,分别为48。综上所述,所有这些意味着病毒突变增加随着时间的推移,尽管其中一些突变同义或无法通过从一代到另一个。此外,两个删除出现在体外通过,与一个核苷酸5′UTR酸删除发生,除了其他小说不连续的34-amino酸删除位于nsp2位置之间的464年和498年。没有观察到插入在一系列的段落。的rt - pcr和序列分析病毒RNA分离血清样本()收集到的P100接种组确认后14天挑战独特的体内研究中缺失基因稳定。
3.6。氨基酸突变在衰减过程中
相比QY1亲代菌株P5,共有47个核苷酸改变产生的34个氨基酸突变QY1 P100基因组中发现了位于ORF1a, ORF1b, ORF2a, ORF2b, ORF3、ORF4, ORF5。在34个氨基酸突变,20 34发生在nsps和14结构蛋白的突变被发现。没有发现突变在M和N的编码蛋白的地区。QY1 P5的基因组序列相比,P60 P60观察11个氨基酸突变,而14突变发生在P60 P80和8的突变被发现从P81岁入。核苷酸突变的详细分析和相应的氨基酸变化见表2。突变病毒衰减过程中会发生与病毒衰减有关。与其他测试病毒相比,我们提出以下virulence-associated氨基酸与PRRSV衰减(表3)。此外,一个独特的34个aa删除(464 - 498年,对应于vr - 2332) nsp2被确认。删除位置发现TJM相比,商业attenuated-live疫苗株与连续删除120 aa(628 - 747年,对应于vr - 2332)在nsp2蛋白(24),删除发现nsp2 QY1 P100位于上游的。
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每个NSP氨基酸的长度。 b在病毒基因组核苷酸位置映射。 c氨基酸位置映射在每个非结构或结构蛋白。 d破折号代表删除在这些位置。 |
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同义突变。 |
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4所示。讨论
突变与PRRSV衰减在几项研究显示;研究人员建议多平台区域与PRRSV的衰减18,24,30.- - - - - -33]。在这项研究中,一个名叫QY1 P5高致病性PRRSV毒株是通过体外,和突变发生在这个过程中,包括34个氨基酸的变化,1核苷酸缺失,34个氨基酸QY1 P100删除。除了nsp4基因突变被发现,nsp6, nsp12 ORF6, ORF7。动物实验显示,QY1 P5已经逐渐减毒体外。猪接种QY1 P100没有任何临床症状,同时观察发热的迹象P80感染猪在5到10 dpi (4/10)。猪接种P60显示轻度到中度的临床体征和QY1 P5感染猪出现了急性HP-PRRSV感染症状,包括高烧和严重的呼吸道疾病。病毒衰减进一步支持的病理检查,显示,猪接种相比,后者通过病毒减毒表型展出早期病毒通过动物接种。
QY1 P5应变有典型的HP-PRRSV菌株的基因组特征和表现出98.6% - -99.6%核苷酸身份与中国HP-PRRSV菌株。目前的研究清楚地表明,PRRSV毒株QY1 P5是高致病性病毒。QY1 P5造成“猪高热综合征”的典型临床症状;两头猪接种P5死了。动物感染QY1 P5超过41°C 6日dpi和持续了5天,和猪的病毒复制高血清病毒水平。相反,没有猪感染了其他中间病毒达到40.5°C的温度和较低的血清病毒水平在这些团体相比P5感染组。这些结果表明QY1 P5菌株的毒力明显减弱后连续体外。
PRRSV的5′和3′UTR被证明是重要的PRRSV病毒复制和转录的(34]。脊髓灰质炎病毒疫苗的研究确定突变5′领袖作为疫苗的衰减的重要决定因素(35]。但是,没有研究已经表明,突变中5′UTR与PRRSV衰减有关。5′UTR PRRSV衰减过程中是高度保守的(30.]。vr - 2332菌株相比,大多数HP-PRRSV隔离表现出只有一个核苷酸5′UTR内删除在119位置。在目前的研究中,有一个额外的鸟嘌呤删除位置发生在120年的5′UTR QY1衰减过程中(在早期通过19);然而,病毒衍生品QY1 P60含有连续两个核苷酸缺失5′UTR仍然显示轻度到中度毒性。此外,类似的删除也被发现在现场紧张BJPG和GX1002未知毒性。5′UTR中的缺失是有趣的;然而,这种删除的相对贡献的衰减QY1仍是未定义的,需要在将来的研究中得到解决。
Nsp2基因删除PRRSV的基因型都是自然中发现的领域(27,36- - - - - -38]。它已经表明,多达403个氨基酸在nsp2高变区是可有可无的病毒体外生存能力(39),所选nsp2基因缺失突变可能会推迟衰减在猪血清转化和增长40]。在这项研究中,一个独特的34个aa删除(464 - 498年,对应于vr - 2332)被发现在这个地区。结果,这是表明,突变体与新nsp2删除显示比原来的高滴度病毒在马克- 145细胞培养(约2 log10 TCID50 /毫升)。然而,这两个突变体QY1 P80和P100增长减毒猪和表现出低水平的体内病毒复制比他们父母的压力。知道连续删除120 aa(628 - 747年,对应于vr - 2332)在nsp2蛋白被发现在一个商业attenuated-live疫苗株TJM [24]。TJM中的删除位置相比,删除QY1中发现位于上游的P100 QY1 P100 nsp2等删除发现的类似于HP-PRRSV隔离GDQY2我们先前报道,具有35 470 - 505 aa删除在氨基酸位置对应于vr - 2332 (27]。大型自发删除nsp2基因在体外细胞培养通过报道之前,但这样的删除被发现没有影响PRRSV毒性(41]。因此,删除发现QY1 P100 nsp2的可能不是PRRSV毒性降低的主要因素。然而,随着HP-PRRSV独特的不连续删除30氨基酸PRRSV的主要压力在中国大陆,QY1 P100的衰减表型与新删除nsp2将作为满意标记减毒活疫苗的候选人。
串行通道一般是一种方法,已经申请了PRRSV MLV疫苗开发,然而PRRSV衰减的机制在很大程度上是未知的。它已经表明,主要致病因素都位于NSP3-8 ORF5、而其他NSPs和ORF2也参与致病因素(42]。基于我们的研究,结果显示,测定病毒衰减的变量和多个网站,和附带的突变总是发生在非结构基因结构基因,特别是envelope-associated蛋白质编码基因,有独特的减毒PRRSV毒株中氨基酸的变化。G12012年→一个12012年变化导致了同义突变L10位于GP2的预测信号序列,这是发现在DGQY1连续的段落,这核苷酸突变也改变了氨基酸突变D9→N9在E蛋白。因为平行突变在这个位置被发现在其他PRRSV病毒衰减过程,突变可能实现在这个职位是负责病毒衰减。另一个残留的变化(L48→F48)位于ORF2还发现在两个商业MLV疫苗JXA1R HUN4-F112,这似乎是一个独特的分子签名HP-PRRSV减毒株。这是表明GP3,作为结构蛋白(43病毒粒子信封上呈现,可能是与病毒相关衰减(30.]。在这项研究中,突变(aa, H79年→Y79年F143年→L143年)位于抗原的GP3地区被发现,这个突变可能影响抗原GP3遗址的特点。此外,不同突变氨基酸位置(D43→N43)被发现在GP4导致额外的潜在糖基化。因此,GP4 QY1-P100可能有五个N-glycosylation N37网站职位,N43, N84, N120和N130分别。GP4 PRRSV的关键糖蛋白,负责multiprotein复杂的形成,和多糖可能影响半个病毒与细胞受体CD163附件(44]。然而,是否N43聚糖能促进半个马克- 145细胞或病毒传播影响毒性需要进一步调查。一个有趣的观察是一个突变位置196 ORF5 (aa Q196年→R196年),这种变化出现在GP5 HuN4和TJ衰减的表型。被田报道,GP5Q196年WGRL / P200年抗原决定基immunodominant和高度保守所有II型PRRSVs和53 d8马伯不能识别这个突变R196年WGRL / P200年IFA或IPMA [19]。
减毒活疫苗的应用如RespPRRS MLV JXA1-R, HuN4-F112, TJM大大减少生产损失造成的PRRS[在中国3,20.,30.]。这些减毒活疫苗疫苗已经由串行通道在细胞培养。在我们的研究中,QY1 P100授予非常轻微的不良反应和高度的免疫原性,和猪可以容忍致命的挑战致命的病毒,这表明对HP-PRRSV QY1 P100是安全的和令人满意的免疫原性。然而,挑战下保护QY1 P100不等的PRRSV毒株是未定义的。这些问题将在未来解决实验。
总之,从这项研究中获得的数据表明HP-PRRSV隔离在体外通过QY1逐渐减弱。PRRSV的毒性是由多个因素决定的结构和非结构基因。提出了研究结果表示一些减毒PRRSV表型的重要线索。减毒PRRSV的表现型QY1 P100被证明是猪的免疫原性和保护,可以作为一个理想的候选人减毒活疫苗对HP-PRRSV下进一步评估。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
这项研究是重要的科学和技术支持的具体项目广东省(2008 a020100020)广东省科技部门。作者要感谢z l .曾庆红和s·p·李的优秀的技术支持。
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