猪流行性腹泻病毒流行株遗传变异与致病的分子机制

Porcine epidemic diarrhea virus (PEDV) is an intestinal infectious pathogen that causes severe diarrhea and dehydration and even death in especially newborn piglets. As an RNA virus, the high mutation rate of PEDV genomic RNA may cause variation of viral pathogenicity and tissue tropism during virus replication. While genomic RNA of the current pandemic PEDV strains in China was found to be significant different from the classic one, report about any related viral antigen and pathogenicity change is still not available so far. The goal of our study here is trying to understand the molecular mechanism of PEDV's genetic evolution and its pathogenicity variation. Several generations of PEDV were obtained by serially culture of a pandemic strain in vitro, followed by testing their pathogenicity through infecting newborn piglets and monitoring host's immune response at the meantime. Our study will provide useful information for PEDV vaccine development.

猪流行性腹泻病毒（PEDV）是引起仔猪严重腹泻乃至死亡的高度接触性肠道传染病病原。PEDV属于RNA病毒，该病毒在复制过程中容易发生变异，这种变异可直接影响病毒的致病能力或组织嗜性的改变。现已证实我国新流行的PEDV毒株与经典毒株相比其基因组发生明显变异，但病毒变异对PEDV的致病性会造成怎样影响尚未见相关研究报道。本项目拟以新流行PEDV分离株为研究对象，将流行毒经体外传代获得同一来源不同代次的毒株，分析新流行PEDV抗原性变异的生物学意义，在试验猪体内评价不同代次流行毒对试验仔猪的致病性差异，并从PEDV流行毒抗原变异与宿主抗病毒感染免疫的分子细节入手，探讨新流行PEDV毒株的遗传变异与致病力的关系，阐明新流行PEDV感染致病的分子机制，为PEDV有效疫苗研制和防控策略的制定提供理论依据。

猪流行性腹泻病毒（PEDV）变异株引起的猪流行性腹泻疫情近年来对我国养猪业的危害极大。为了深入解析PEDV变异株对致病性的影响，本课题以PEDV变异株为研究对象，对我国10个省份528份仔猪腹泻样品进行鉴定，确定PEDV阳性率高达72.9%。对15个代表毒株分析，结果表明15株PEDV都属于G2变异株亚群。与经典CV777株相比，变异株S蛋白存在103-120个氨基酸突变，且主要集中在S1-NTD区域。发现有8个典型氨基酸突变在韩国早期PEDV分离株中就已经存在，推测我国近年所流行的PEDV变异株可能源自于韩国。同时，分析了FJzz1株S蛋白抗原性和N-糖基化位点，认为S蛋白主要功能域氨基酸的变异可能对PEDV变异株的致病性产生影响，而这种适应性变异可能是PEDV变异株免疫逃避的进化策略。将FJzz1变异株通过口服和肌注两种途径感染哺乳仔猪，结果显示，两种途径均能使感染仔猪100%发病引起典型临床症状，表明肌注也可作为PEDV感染的替代接种途径，并证实FJzz1分离株是致病性较强的变异株。将FJzz1株在Vero细胞上连续传代和生物学特性分析，结果显示，高代次毒株对细胞的适应能力逐渐增强，且F200以后的毒株氨基酸遗传性和毒株的生物学特性更趋于稳定。对不同代次毒株对哺乳仔猪进行性致病性评价，结果显示，与F20低代次毒株相比，F200高代次毒株对哺乳仔猪的致病性明显减弱，分析发现强弱毒株存在14个氨基酸差异，推测这些突变的氨基酸可能与强弱毒株致病力差异具有相关性。最后，利用TMT相对定量蛋白质组学从宿主细胞水平分析了导致强弱毒株致病性差异的因素，结果在强弱毒之间筛选出123个差异表达蛋白，分析发现强弱毒株在诱导ISGs表达过程中差异显著，并证实强弱毒株均能通过JAK-STAT通路诱导ISGs大量表达发挥其抗病毒作用。但在强弱毒株中哪种病毒蛋白与宿主抗病毒蛋白差异表达相关，尚需要今后继续进行深入探索。总之，本项目从病毒和宿主两个角度系统分析了PEDV遗传变异与病毒抗原性和致病性变化的关系，为揭示PEDV变异株致病的分子机理和有效疫苗研制提供了新的理论依据。