一种具有双重Nsp2缺失的嵌合PRRSV疫苗能够对异源病毒攻击产生跨谱系保护作用

时间:2026年5月24日
来源:The Veterinary Journal

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卓然苗|博涵|凌斋萌|珍辉任|义涵卢|静莉|文森|世琴张|嘉王|金金马|嘉璐李|宇彤朱|宇晓李|宇石|林宇林|超人|英峰孙天津农业大学动物科学与兽医学院,中国天津300384摘要猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)仍然是全球养猪业面临的主要威胁。在中国,8.7谱系(类似HP-PR

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卓然苗|博涵|凌斋萌|珍辉任|义涵卢|静莉|文森|世琴张|嘉王|金金马|嘉璐李|宇彤朱|宇晓李|宇石|林宇林|超人|英峰孙
天津农业大学动物科学与兽医学院,中国天津300384

摘要

猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)仍然是全球养猪业面临的主要威胁。在中国,8.7谱系(类似HP-PRRSV)和1.8谱系(类似NADC30)菌株的共存带来了特殊挑战,因为现有疫苗提供的交叉保护作用有限。为了扩大免疫范围,我们构建了一种嵌合病毒rFX1701,该病毒基于8.7谱系的骨架,但在Nsp2区域添加了131个氨基酸的缺失序列,这一序列是1.8谱系菌株的特征,从而形成了双重缺失的抗原结构。这种恢复的病毒在体外能够有效复制,并在仔猪体内表现出减毒表型,仅引起低水平的短暂病毒血症,且没有明显的临床症状。接种rFX1701后,能够诱导出强烈的抗PRRSV抗体,对两种谱系都具有交叉中和作用,并且能够平衡Th1/Th2细胞因子反应。在测试条件下,接种rFX1701的猪在受到挑战后没有出现发热、临床疾病或显著的肺部病理变化,并且能够有效清除挑战病毒。相比之下,基于HP-PRRSV的商业化减毒活病毒(MLV)疫苗未能对1.8谱系的挑战提供保护。这些结果表明,在这项概念验证研究中,通过工程改造在Nsp2区域引入两个谱系特异性缺失序列的嵌合病毒rFX1701能够有效预防异源挑战引起的临床疾病。这一设计支持进一步评估其作为跨谱系疫苗的潜力。

引言

猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)是一种属于动脉病毒科的正链RNA病毒,对全球养猪业造成了巨大的经济损失(Osemeke等人,2025年;Rossow,1998年)。PRRSV被分为两个物种:PRRSV-1(欧洲型)和遗传多样性更高的PRRSV-2(北美型)(Yim-Im等人,2023年)。在中国,两种不同的PRRSV-2谱系——NADC30类似菌株(1.8谱系)和高致病性的类似HP-PRRSV菌株(8.7谱系)同时存在(Han等人,2019年;Zhang等人,2019年)。这些谱系之间的频繁重组进一步增加了控制工作的复杂性(Zhang等人,2024年)。与这一流行病学模式一致,我们实验室从临床样本中分离出的所有PRRSV菌株都属于这两个谱系(Han等人,2025年;Li等人,2025年;Sun等人,2026年)。
目前在中国有超过30种商业化的PRRSV疫苗,包括减毒活病毒(MLV)和灭活疫苗。据估计,超过80%的种猪和相当比例的生长猪每年至少接种一次PRRSV疫苗(Chae,2021年)。不同农场的疫苗接种策略各不相同,有些农场实行常规免疫(通常每年为母猪接种2-3次),而有些则在疫情爆发时进行大规模接种。这种广泛且经常重复的疫苗接种凸显了开发具有更广交叉保护作用的疫苗的迫切需求。一个关键问题是,基于8.7谱系的商业化减毒活病毒(MLV)疫苗往往无法对1.8谱系的挑战提供足够的保护,因为两者之间的抗原差异较大(Zhou等人,2021年;Nan等人,2017年)。
反向遗传学系统使得病毒疫苗候选物的合理设计成为可能(Huang和Meng,2010年)。对于PRRSV,通过交换遗传元件来构建嵌合病毒是一种可行的策略,以扩大保护性免疫反应。虽然之前的研究主要集中在结构基因的交换上(Han和Yoo,2014年;Sun等人,2022年;Wang等人,2025年),但非结构蛋白2(Nsp2)由于其较大的体积、内在的遗传可塑性和免疫优势,成为抗原工程的一个有前景的目标(He等人,2025年;Liu等人,2023年)。其核心的高变区域可以容纳大量的插入和缺失。这些遗传变化通常会演化成稳定的、谱系特异性的特征。值得注意的是,类似HP-PRRSV的菌株(8.7谱系)携带一个保守的30个氨基酸的缺失序列,而主要的NADC30类似菌株(1.8谱系)则在这个区域具有一个不连续的131个氨基酸的缺失序列(Li等人,2024年;Wang等人,2018年)。这些缺失不仅仅是遗传标记,它们位于宿主免疫系统能够识别的结构域内(Lunney等人,2016年;Trible等人,2015年)。
我们假设,一种在其Nsp2蛋白中同时呈现两种主要谱系特异性缺失序列的嵌合病毒可以促使宿主免疫系统识别包含两种谱系的更广泛抗原谱。在这项概念验证研究中,我们旨在通过构建这样的病毒并评估其安全性和保护效果来验证这一方法的可行性。为此,我们使用反向遗传学技术修改了8.7谱系病毒TJ1701的Nsp2基因(含有天然的30个氨基酸缺失序列),并引入了1.8谱系菌株TJWQ的完整131个氨基酸缺失序列,从而创建了一个具有双重缺失的新Nsp2结构,同时保留了原有的30个氨基酸缺失序列。所得到的嵌合病毒被命名为rFX1701,并对其体外特性、安全性、免疫原性以及对两种谱系代表性菌株的交叉保护效果进行了系统评估。

章节片段

细胞、病毒和抗体

MARC-145细胞(非洲绿猴肾细胞,ATCC CRL-12219)和BHK-21细胞(幼仓鼠肾成纤维细胞,ATCC CCL-10)在添加了10%热灭活胎牛血清(FBS,Gibco)和1%青霉素-链霉素(Gibco)的Dulbecco改良Eagle培养基(DMEM,Gibco)中培养,培养条件为37°C和5%二氧化碳环境。亲本8.7谱系菌株TJ1701、作为Nsp2供体的1.8谱系菌株TJWQ,以及挑战病毒——8.7谱系菌株JXA1和

嵌合病毒rFX1701的构建与体外特性分析

嵌合病毒rFX1701是通过反向遗传学技术构建的,该方法将8.7谱系TJ1701感染克隆中的Nsp2高变区域(天然含有30个氨基酸的缺失序列ΔNsp2–30aa)替换为1.8谱系TJWQ中的相应区域(含有131个氨基酸的缺失序列ΔNsp2–131aa)(图1A)。这样得到的病毒基因组编码了一个具有双重缺失的Nsp2蛋白。将体外转录的RNA转染到BHK-21细胞中后

讨论

PRRSV-2的遗传和抗原多样性对疫苗接种提出了根本性的挑战(Jakab等人,2022年)。在这里,我们提出了一种新的疫苗设计策略,通过将主导的、谱系特异性的抗原特征合理地结合到一个嵌合病毒中,超越了单一菌株减毒的方法。工程化的病毒rFX1701独特地同时表达了与HP-PRRSV相关的ΔNsp2–30aa和与NADC30相关的ΔNsp2–131aa缺失序列,表现出优异的安全性

CRediT作者贡献声明

嘉王:研究工作。金金马:软件开发。嘉璐李:方法学设计。宇彤朱:验证工作。卓然苗:正式数据分析。宇晓李:验证工作。博涵:方法学设计、数据管理。宇石:资源协调。凌斋萌:方法学设计。林宇林:资源支持。珍辉任:软件开发、研究工作。超人:资金筹集。义涵卢:研究工作、正式数据分析。英峰孙:撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、资金筹集、概念构思。静莉:

伦理声明

所有动物实验均经过天津农业大学机构动物护理和使用委员会(IACUC)的审查和批准(批准协议编号:202508)。本研究严格遵循了该机构关于实验室动物护理和使用的指南。

资金声明

本工作得到了国家自然科学基金(资助编号31902277)和天津市科技计划项目(资助编号24YFZCSN00170)的支持。

写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本工作时,作者使用了Grammarly工具来提高文本的可读性和语言质量。使用该工具后,所有作者都对内容进行了审查和修改,以确保符合他们的具体要求。本研究中包含的所有科学概念、内容、结论和解释均为作者独立生成。

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

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