非洲猪瘟病毒研究新进展：从致病机制到疫苗研发的全面综述

本刊特邀综述聚焦非洲猪瘟(ASFV)这一全球养猪业的重大威胁，系统梳理了其病原学特征、感染与免疫机制及疫苗研发瓶颈。研究团队深入解析了ASFV的形态结构（五层结构）、分子生物学特性（170-194 kb双链DNA基因组）及免疫逃逸机制（MGF360/505基因家族等），重点评估了减毒活疫苗(LAV)、亚单位疫苗等候选疫苗的保护效果与安全性。该成果为开发有效ASF疫苗提供了关键理论基础，对疫病防控具有重要指导意义。

非洲猪瘟(African Swine Fever, ASF)是由非洲猪瘟病毒(African Swine Fever Virus, ASFV)引起的一种高度接触性动物传染病，被世界动物卫生组织(WOAH)列为法定报告动物疫病。自1921年在肯尼亚首次报道以来，ASF已从非洲蔓延至欧洲、亚洲及美洲多地。2018年，ASFV基因II型Georgia毒株传入中国——这一全球最大的生猪生产国，随后在韩国、印度、马来西亚、越南、日本、菲律宾等亚洲国家及部分东欧国家迅速扩散，给全球养猪业造成巨大经济损失，严重威胁食品安全。ASFV是一种具有囊膜的双链DNA病毒，基因组庞大（170-194 kb）且复杂，致死率可高达100%。尽管全球科学家已努力数十年，但目前仍缺乏安全有效的商业化疫苗。这主要归因于三大挑战：病毒免疫原性抗原的识别困难、ASFV致病机制的认知不足，以及对其免疫逃逸机制的理解有限。

在此背景下，发表在《Animal Health Research Reviews》上的这篇综述文章，由大连大学等机构的研究团队撰写，旨在系统梳理当前对ASFV的认知现状，涵盖其致病特征（形态结构、临床症状和流行病学特征）、分子生物学特性、感染机制、宿主免疫应答机制、疫苗研究进展以及其他相关领域的最新信息。该综述旨在为深入理解ASF当前的知识状态和开发有效疫苗以控制该疾病提供有利参考。

为了系统呈现ASFV的研究全貌，作者们主要依赖于对大量现有科学文献的全面梳理、比较与分析这一关键方法。研究整合了来自全球不同地区的ASFV毒株（如Georgia 2007/1, BA71, OURT88/3等）的基因组学、蛋白组学、流行病学以及免疫学实验数据。分析内容涵盖了病毒颗粒的精细结构解析（如冷冻电镜技术揭示的衣壳结构）、不同毒力毒株（强毒力、中等毒力、低毒力）感染后的临床病理变化、基于p72基因的基因分型（共24种基因型）及其全球分布演变。在疫苗评估部分，综述重点分析了各类疫苗策略（包括灭活疫苗、减毒活疫苗(LAV)、亚单位疫苗、活病毒载体疫苗和DNA疫苗）在动物模型（主要是家猪）中的安全性与有效性数据，特别是针对异源毒株的交叉保护能力。此外，文章也探讨了ASFV利用其编码蛋白（如A179L, A224L, pA238L等）逃逸宿主天然免疫和细胞免疫的分子机制。

致病特征

ASFV的形态和结构特征

ASFV是一种大型、复杂的双链DNA虫媒病毒，属于Asfarviridae家族。病毒颗粒整体呈二十面体形态，平均直径为260-300纳米。ASFV从内到外可分为五层：最内层是中央基因组核；第二层是覆盖核的厚蛋白核心壳；第三层是内脂质膜；第四层是二十面体蛋白衣壳；ASFV在最外层通过出芽方式获得其第五层包膜。核心壳直径为180纳米，由70埃厚的脂质双层膜覆盖。ASFV主要衣壳的最大直径为250纳米，其结构由多种蛋白质构成，包括一个主要衣壳蛋白(p72)和四个次要蛋白(M1249L, p17, p49和H240R)。小的衣壳蛋白(p17, p49和M1249L)在外壳下方形成复杂的网络，通过相邻蛋白质的组装固定衣壳以维持其稳定性。

ASFV感染后的临床症状和病理变化

根据病毒的毒力，感染按临床症状分为以下几类：超急性、急性、亚急性、慢性和非典型经过。强毒力毒株引起超急性感染，导致猪只突然死亡而无临床症状，死亡率达100%。急性感染猪在感染后3-4天内通常表现为高烧、网状内皮系统出血、食欲不振、嗜睡和运动障碍，尸检可见淋巴结通常肿胀、脆弱和出血，死亡率近100%。中等毒力毒株引起亚急性感染，症状较轻，主要表现为呼吸困难、关节疼痛和肿胀，死亡率较低（30-70%）。低毒力分离株可引起慢性症状，如粪便含粘液、流产、呕吐、腹泻、出血、呼吸变化等，但死亡率低。ASFV的潜伏期一般为5至15天，个别病例可延长至28天。近年来出现的非典型经过由毒力较低的ASFV毒株引起，特点是病程显著延长、死亡率有时降低、病毒血症延长且无明显临床症状。ASFV在环境中高度稳定，在适宜条件下可在粪便或尿液中保持数天传染性，在有机质中存活时间更长，对酸碱条件高度耐受，耐低温但对高温敏感。

ASFV的流行病学特征

ASF于1909年首次在非洲肯尼亚的定居者猪群中被观察到，并于1921年作为一种区别于古典猪瘟的独特疾病被报道。目前ASFV毒株根据参考B646L基因(p72)分为24种基因型，所有这些基因变异都与疾病相关。这24种基因型聚集为三个不同的进化谱系，每个谱系局限于广泛的地理区域。谱系I包含14种基因型（包括I, XVII, II, XXIV, XXI, V, VI, XVIII, VII, XXII, IV, III, XX, XIX），与西非和南部非洲的病毒相关；谱系II（包括XIV, XVI, XV, XIII, XII, VIII, XI）由东非病毒组成；谱系III（包括X, IX, XIII）由东非和中非大湖区的病毒组成。基因II型Georgia毒株自2007年从非洲传入格鲁吉亚后，已成为当前在欧亚大陆流行的优势毒株，但中国也检测到了基因I型毒株以及一些高致死性的基因I型和II型重组ASFV毒株。ASFV的传播周期主要包括森林循环（野猪-软蜱-野猪循环）、野猪-家猪循环和家猪-家猪循环。

分子生物学特性

ASFV基因组与其他NCLDV组dsDNA病毒基因组的比较

ASFV作为Asfarviridae家族的代表，也属于核质大DNA病毒(NCLDVs)群。该病毒群具有线性或环状双链DNA基因组，大小约100至2500 kbp。ASFV（Asfarviridae，基因组约170 kb）与NCLDV其他成员（如Marseilleviridae约370 kb，Mimiviridae约1180 kb）相比，基因组相对较小。ASFV基因组包含150-167个开放阅读框(ORFs)，编码68种结构蛋白和100多种非结构蛋白，这些蛋白涉及逃避宿主防御、DNA复制修复、基因表达调控以及病毒组装。

核衣壳蛋白

ASFV基因组中有110个高度保守的ORF，其中两个编码ASFV多蛋白前体pp220和pp62（或pp60）。这两个前体蛋白被水解加工后组装成病毒的核心壳。pp220蛋白由CP2475L基因编码，作为蛋白质支架，能将核衣壳结合到病毒的内膜上并促进空核衣壳的组装。它被病毒编码的SUMO样蛋白酶S273R水解后转化为成熟病毒颗粒蛋白p150、p37、p34、p14和新近鉴定的p5。pp62多蛋白由CP530R基因编码，在ASFV的复制、组装和成熟中起重要作用，经S273R蛋白酶水解后转化为成熟病毒颗粒蛋白p35、p15和新近鉴定的p8。这些成熟病毒颗粒蛋白构成了病毒核衣壳的主要成分。

衣壳蛋白

p72蛋白是衣壳的主要结构蛋白，由B646L(VP72)基因编码，是关键抗原蛋白，但其抗体在抗体介导的免疫保护中不起决定性作用。p49蛋白由B438L基因编码，是形成感染性病毒颗粒必需的结构蛋白，对于启动组装完整衣壳至关重要。p14.5蛋白（也称pE120R）由E120R基因编码，是一种DNA结合蛋白，在病毒核心和衣壳的形成中起重要作用，并参与病毒颗粒的细胞内运输，据报道还参与调节ASFV免疫逃逸，抑制cGAS-STING介导的免疫应答。

内包膜蛋白

p54蛋白由E183L基因编码，是关键的ASFV抗原结构蛋白，位于病毒颗粒的外脂膜上，在病毒吸附和侵入中起关键作用。p30蛋白由CP204L基因编码，是ASFV感染早期的标志性蛋白，是主要的抗原结构蛋白之一，已被确定为亚单位疫苗候选抗原。pE248R蛋白由E248R基因编码，是参与二硫键形成的关键内包膜蛋白，其缺失会抑制病毒颗粒在宿主细胞中的复制以及病毒基因的早期和晚期表达。p17蛋白由D117L基因的ORF编码，是一种跨膜蛋白，有助于病毒膜前体进一步组装成二十面体中间体。p12蛋白是一种在ASFV感染晚期表达的膜蛋白，由O61R基因的ORF编码，在ASFV附着易感细胞中起重要作用。

外包膜蛋白

CD2v（又称pEP402R）是外包膜中唯一特征明确的蛋白，由EP402R基因的ORF编码，类似于T淋巴细胞表面粘附受体CD2。CD2v介导的红细胞吸附促进了病毒在宿主体内的传播，在ASFV组织嗜性、免疫逃逸和促进病毒在宿主体内复制中起重要作用，也是开发交叉保护性疫苗的选择。

ASFV的复制与宿主免疫应答

ASFV的复制机制

ASFV通过网格蛋白介导和动力蛋白依赖的内吞作用，以及巨胞饮作用（包括肌动蛋白依赖的内吞作用和涉及微管活性的内吞作用）进入宿主细胞。内吞的病毒颗粒在晚期内体中被部分破坏，失去外膜和外衣壳。衣壳在酸性内体腔中降解，并通过pE248R蛋白介导的宿主膜融合后，ASFV核心被释放到细胞质中。核心通过微管运输到病毒工厂，在那里病毒编码的RNA聚合酶和转录因子复制病毒。新生成的病毒颗粒通过出芽过程从受感染细胞中释放。

宿主对ASFV的免疫应答机制

早期实验研究表明，康复猪的免疫血清和单克隆抗体可以中和许多ASFV分离株，这些抗体可以阻止病毒在早期阶段附着细胞。抗体可能通过两种方式中和病毒：一是通过饱和结合阻断病毒与细胞附着；二是激活ASFV中和介导机制，在免疫血清存在下抑制病毒被细胞内存。然而，抗体介导的保护不能完全中和病毒，未被中和的病毒可在猪体内引起持续感染。越来越多的实验证明，细胞毒性T淋巴细胞(CTLs)介导的细胞免疫应答在ASFV感染过程中起着至关重要的作用。ASFV特异性CTL的靶标通常限于MHC I类抗原。缺乏CD8⁺T淋巴细胞会导致特异性细胞免疫保护的缺失。细胞因子在激活细胞免疫中也起着关键作用。因此，CTL介导的细胞免疫应答在消除ASFV感染中起着重要的保护作用。

ASFV的免疫逃逸机制

ASFV的修复机制

ASFV利用编码的DNA碱基切除修复(EBR)途径酶（如DNA聚合酶X、AP内切核酸酶和DNA连接酶）来修复突变，确保序列正确复制。ASFV编码的一系列蛋白（如MGF360-15R(A276R)、MGF505-7R(A528R)、pI329L蛋白）可以抑制I型干扰素、细胞因子、趋化因子、粘附分子、干扰素刺激基因(ISGs)和其他免疫调节基因的表达。

ASFV抑制细胞凋亡

ASFV通过编码的蛋白（如A179L编码的Bcl-2同源蛋白、A224L编码的IAP样蛋白）抑制宿主细胞的凋亡和坏死，确保病毒有足够的时间进行复制。A179L蛋白作用于上游促凋亡BH3域蛋白（Bid, Bim, Puma）和下游Bak、Bax蛋白来抑制宿主细胞凋亡。A224L蛋白的表达可抑制涉及caspase 3的凋亡途径以及TNF-α信号等刺激诱导的凋亡。ASFV DP71L蛋白与PP1和eIF-2α相互作用，诱导eIF-2α去磷酸化，抑制促凋亡转录因子CHOP的激活，从而抑制该途径诱导的凋亡。

ASFV感染抑制炎症的机制

ASFV通过pA238L蛋白（类似于NF-κB转录因子的I-κB抑制剂）抑制NF-κB活化，并通过结合钙/钙调素调节的磷酸酶钙调蛋白(CaN)抑制磷酸酶激活的途径，从而最终抑制炎症反应。

ASFV疫苗

尽管首次尝试开发ASF疫苗可追溯到20世纪60年代，但安全有效的商业化疫苗仍然缺乏。目前的ASFV疫苗研发主要集中在灭活疫苗、减毒疫苗、亚单位疫苗和活病毒载体疫苗。

灭活疫苗

灭活疫苗制备简单、成本低，但主要引发体液免疫，无法诱导强大的细胞免疫应答，因此无法提供足够的ASF保护。

减毒疫苗

减毒活疫苗(LAV)包括通过细胞传代减毒的病毒、天然存在的低毒力ASFV毒株或使用基因编辑技术删除毒力因子获得的毒株。通过细胞传代获得减毒ASFV疫苗的研究表明，这种方法很难开发出有效的疫苗。天然减毒株（如NH/P68, OURT88/3, Lv17/WB/Rie1）显示出作为LAV的潜力，但其残留毒力和安全性仍是重要问题。通过基因编辑技术（如同源重组或CRISPR/Cas9）构建缺失突变株（如缺失I177L基因的ASFV-G-ΔI177L、缺失MGF基因和CD2v的HLJ/18-7GD、以及越南最近批准使用的AVAC ASF LIVE疫苗）是当前最有前景的策略。一些LAV（如BA71ΔCD2）已显示出对抗异源毒株的交叉保护潜力，但毒力回复和缺乏通用疫苗等问题仍需考虑。

基因工程疫苗

包括亚单位疫苗、活病毒载体疫苗和核酸(DNA)疫苗。亚单位疫苗和病毒载体疫苗使用痘病毒、腺病毒或杆状病毒作为表达载体，表达ASFV的特定保护性抗原基因（如p72, p30, p54, CD2v等）。研究表明，使用腺病毒初次免疫和MVA加强的多种抗原组合策略可以诱导保护性免疫。DNA疫苗直接通过质粒载体在宿主细胞中表达抗原蛋白，但其保护效果仍不理想。启动子选择、抗原组合和佐剂优化对于亚单位疫苗和载体疫苗的开发至关重要。

研究结论强调，ASF的全球传播表明兽医和农业部门实施的预防和控制措施不足。由于ASFV基因组庞大复杂、免疫逃逸策略精巧以及保护性抗原的持续鉴定，开发安全有效的疫苗仍然充满挑战。因此，在积极研发疫苗的同时，扑杀感染猪群和加强消毒等传统控制措施仍是必要的。未来需要进一步关注ASFV在DNA、RNA和蛋白质水平上的研究，充分阐明病毒与宿主细胞的相互作用，识别ASFV受体，确定完整的ASFV蛋白质谱，并进行更深入的ASFV病毒学和功能基因组学研究，这将为未来开发有效的ASF疫苗提供有力支持。