猪繁殖与呼吸综合征病毒不同活疫苗株诱导猪体内抗体应答差异的分子基础

Partial genome structure and function of porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) was unknown. HuN4-F112 and CH-1R were two PRRSV attenuated vaccine strains. HuN4-F112 can induce high levels of antibodies detected by ELSIA or neutralizing antibodies in pigs, however, CH-1R can only induce low levels antibodies. In addition, the difference of the cross neutralizing antibody levels of pig sera against HuN4-F112 or CH-1R was significant. In order to further study the molecular basis of differences of antibody response in pigs induced by two live vaccine strains, the infectious clones of HuN4-F112 and CH-1R were constructed. Furthermore, the chimeric PRRSVs between HuN4-F112 and CH-1R were also constructed. Based on the cross neutralization between pig sera and chimeric PRRSVs, and the antibody responses in pigs inducted by chimeric PRRSVs, we can determine some key gene areas or amino acids in PRRSV genome. Moreover, the unknown structure and function of these key areas may be explored.

猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）基因组部分结构和功能未知。前期研究中，我们发现PRRSV两种弱毒活疫苗株HuN4-F112和CH-1R诱导猪体内抗体应答差异显著。等量的两种活疫苗株免疫猪后，HuN4-F112组能够产生较高水平的ELSIA抗体和中和抗体，而CH-1R组产生的水平较低或不产生。同时，具有较高中和活性的猪血清对HuN4-F112和CH-1R的交叉中和作用也有显著差异。为了进一步研究两种活疫苗株诱导抗体应答差异的分子基础，我们构建了HuN4-F112和CH-1R的感染性分子克隆平台，拟通过构建两种疫苗毒基因组片段互换的嵌合病毒，并通过研究猪血清对嵌合病毒的交叉中和试验以及嵌合病毒在猪体内的诱导的抗体应答水平，来确定PRRSV基因组上发挥这些功能的关键基因区域或关键氨基酸，并为进一步探讨这些关键区域的一些未知结构和功能奠定基础。

猪繁殖与呼吸综合征（PRRS）是威胁全球养猪业最重要的传染病之一。HuN4-F112和CH-1R是我国获得广泛应用的两种PRRSV活疫苗株。前期研究发现，HuN4-F112可以诱导猪体内产生较高的抗体应答，而CH-1R则不能。此外，HuN4-F112免疫获得的具有较高中和效价的猪血清不能很好的对CH-1R产生交叉中和作用。为了探讨HuN4-F112和CH-1R形成这些差异的分子基础，本项目在HuN4-F112和CH-1R感染性分子克隆基础上，首先构建6株分别替换5’UTR/ORF1a、ORF1b和ORF2-7/3’UTR基因片段的嵌合病毒，并进一步研究嵌合病毒在体内外的生物学特性。结果发现，这3个基因片段均可以影响病毒在体外的复制效率。此外，首次发现5’UTR/ORF1a片段在病毒的体外中和作用以及诱导猪体内中和抗体和N蛋白抗体产生中发挥关键作用。ORF2-7/3’UTR也参与病毒的体外中和作用以及诱导猪体内中和抗体和N蛋白抗体的产生，而ORF1b不具有这些功能。综合这些结果，本项目首次证实了PRRSV ORF1a参与病毒的体外中和作用，并且在PRRSV诱导猪体内抗体产生中发挥关键作用。进一步研究表明，发挥这些作用的区域位于ORF1a的NSP2基因。近期有报道NSP2以一种结构蛋白形式存在于PRRSV病毒粒子上（Kappes MA et al., 2013, 2015），从侧面支持了本研究观点。PRRS作为目前规模化养猪场最重要的传染病，其疫苗研制备受关注。目前，商品化PRRS弱毒疫苗存在诸多问题，特别是对异源毒株的保护效果非常有限。而PRRSV基因工程疫苗设计主要基于编码结构蛋白的ORF2至ORF6基因区域，一直未有突破。本研究结果通过证实ORF1a，特别是NSP2基因区域可能是病毒结构蛋白的一部分，为PRRS疫苗的研制提供了新的思路。