牛AsiaⅠ型口蹄疫病毒克隆纯化及其灭活疫苗的研究--《西北农林科技大学》2008年硕士论文
牛AsiaⅠ型口蹄疫病毒克隆纯化及其灭活疫苗的研究
【摘要】：
我国自1999年暴发第五次口蹄疫病流行以来,至今仍未能有效地控制口蹄疫疫情,各省区散发和区域性流行现象不断出现,疫情形势异常严峻。我国现行口蹄疫灭活疫苗,由于毒株型别单一,生产工艺相对简单落后,导致疫苗免疫效力低,副反应大,对口蹄疫病的预防性较差,对现行口蹄疫灭活疫苗进行生产工艺改进,进一步提高抗原纯度,研制口蹄疫克隆纯化灭活疫苗已变得十分必要和迫切,特对其进行了以下研究:
1.应用BHK_(21)细胞通过蚀斑试验克隆和再次克隆牛Asia I型口蹄疫病毒毒株AKT03并对克隆前和第一次、第二次克隆的口蹄疫病毒毒株的细胞半数感染量(TCID_(50))、乳鼠半数致死量(LD(50))进行比较测定。结果表明,通过蚀斑试验成功的克隆了牛Asia I型口蹄疫AKT03毒株。口蹄疫Asia I _AKT03毒株克隆后的蚀斑形成单位(3.0x10~7pfu/mL)比克隆前的蚀斑形成单位(7.2x10~6pfu/mL)提高了4倍。克隆后口蹄疫Asia I _AKT03毒株的TCID_(50)(5.5～6.5)和LD_(50)(7.78～8.43)分别比克隆前TCID_(50)(4.37～5.75)和LD_(50)(6.88～7.43)明显提高,第一次克隆的毒株和第二次克隆的毒株的TCID_(50)和LD_(50)效价明显提高。这给制备口蹄疫疫苗提供了优质的抗原。
2.应用牛口蹄疫Asia I _AKT03克隆毒株研制牛Asia I型口蹄疫油乳剂灭活疫苗并对其物理性状、无菌检验、安全检验、免疫效力检测等进行了系统的研究。应用克隆毒株研制的Asia I型口蹄疫油乳剂灭活疫苗为乳白色,稳定、稀薄、无菌、安全,免疫效力检验结果表明克隆口蹄疫Asia I _AKT03毒株疫苗的半数保护量(PD_(50))比普通疫苗提高2.4倍。因此,克隆毒株疫苗的免疫效力比普通疫苗明显提高。
【关键词】：
【学位授予单位】：西北农林科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2008【分类号】：S852.65【目录】：
ABSTRACT5-8
第一章 口蹄疫研究进展8-19
1.1 口蹄疫概述8
1.2 口蹄疫的历史及分布8-9
1.3 口蹄疫的危害9
1.4 病原9-10
1.5 流行病学10-12
1.6 临床症状及病理变化12
1.7 诊断方法12-15
1.8 免疫防治措施15-19
第二章 牛AsiaⅠ型口蹄疫病毒的克隆纯化19-27
2.1 材料19-20
2.1.1 口蹄疫毒株19
2.1.2 试验用细胞19
2.1.3 试验用乳鼠和豚鼠19
2.1.4 试验用黄牛19
2.1.5 试剂19
2.1.6 BHK21细胞生长液和维持液配方19-20
2.1.7 仪器设备20
2.2 方法20-21
2.2.1 牛AsiaⅠ型口蹄疫病毒回归动物20
2.2.2 BHK_(21)细胞的培养20
2.2.3 BHK_(21)细胞在6孔细胞培养板中培养20
2.2.4 牛AsiaⅠ型口蹄疫病毒在BHK_(21)细胞上接种传代20
2.2.5 牛AsiaⅠ型口蹄疫病毒在BHK_(21)细胞上的克隆纯化20-21
2.2.6 牛AsiaⅠ型口蹄疫克隆纯化毒株的细胞培养21
2.3 结果21-24
2.3.1 牛AsiaⅠ型口蹄疫病毒回归动物结果21-22
2.3.2 牛AsiaⅠ型口蹄疫病毒在BHK_(21)细胞上的接种传代结果22
2.3.3 牛AsiaⅠ型口蹄疫病毒在BHK_(21)细胞上蚀斑形成的结果22
2.3.4 牛AsiaⅠ型口蹄疫病毒第2次克隆株在BHK_(21)细胞上蚀斑形成结果22
2.3.5 牛AsiaⅠ型口蹄疫病毒TCID_(50)测定结果22-23
2.3.6 牛AsiaⅠ型口蹄疫病毒克隆前后TCID_(50)比较结果23
2.3.7 牛AsiaⅠ型口蹄疫病毒LD_(50)测定结果23-24
2.3.8 牛AsiaⅠ型口蹄疫病毒克隆前后LD_(50)比较结果24
2.4 讨论24-26
2.5 小结26-27
第三章 牛AsiaⅠ型口蹄疫病毒灭活苗的制备及免疫效果观察27-35
3.1 材料27-28
3.1.1 牛AsiaⅠ型口蹄疫病毒细胞培养液27
3.1.2 试验用FMD疫苗27
3.1.3 试验用黄牛、乳鼠和小白鼠27
3.1.4 试剂27-28
3.1.5 器材28
3.2 方法28-30
3.2.1 疫苗的制备28-29
3.2.2 半成品检验29
3.2.3 疫苗的乳化配制和分装29
3.2.4 成品检验29
3.2.5 效力检验29-30
3.3 结果30-33
3.3.1 半成品检验结果30-31
3.3.2 成品疫苗的检验结果31
3.3.3 免疫效力测定结果31-33
3.4 讨论33-34
3.5 小结34-35
参考文献36-41
作者简介42
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患口蹄疫的动物会出现发热、跛行和在皮肤与皮肤上出现等症状。恶性口蹄疫还会导致病畜心脏麻痹并迅速死亡。排病毒量：在病畜的内唇、舌面水疱或处，在蹄趾间、蹄上皮部水疱或烂斑处以及乳房处水疱最多；其次流涎、乳汁、粪、尿及呼出的气体中也会有病毒排出。人一旦受到口蹄疫病毒传染，经过2－18天的潜伏期后突然发病，表现为发烧，干热，、、舌边、颊部、咽部潮红，出现水疱（手指尖、、），同时伴有、、或。患者在数天后痊愈，愈后良好。但有时可并发。患者对人基本无传染性，但可把病毒传染给牲畜动物，再度引起畜间口蹄疫流行。
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口蹄疫病毒基因工程疫苗研究
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是特异性预防FMD的可靠和有效手段，安全有效的疫苗是成功地预防、控制乃至最终消灭FMD的先决条件。FMD弱毒疫苗和灭活疫苗等常规疫苗都具有良好的免疫原形，在预防和控制FMD的过程中发挥着重要作用，但由于病毒毒力返强、病毒灭活不彻底、活病毒逃逸加工厂等不安全因素，世界上一些地区FMD的暴发似乎与灭活疫苗中残存的活病毒有关，促使人们寻求一种更加安全有效的FMD疫苗。近年来，随着分子生物学技术的飞速发展，FMDV基因工程疫苗如亚单位疫苗、、合成肽疫苗、蛋白质载体疫苗、基因缺失疫苗、活载体疫苗、等不断涌现。
1.基因工程亚单位疫苗
基因工程亚单位疫苗是指采用基因工程手段制备病原体亚单位成分，由于亚单位疫苗只含有病原体的一部分，不会引起病原体所导致的动物发病，在安全性方面大大提高。
FMDV基因工程亚单位疫苗主要是利用各种表达系统表达VP1蛋白，制成疫苗。Kupper等（1981）等克隆了FMDVVP1基因，将其插入到原核表达载体PL启动子的下游，实现VP1基因的原核表达，并通过间接ELISA和放射免疫试验证实了其表达产物具有抗原性，从而为FMDV基因工程亚单位疫苗的研制提供了理论依据。同年Kield用大肠杆菌表达的A型FMDVVP1蛋白免疫猪和牛，都可诱导中和抗体的产生，用高浓的VP1蛋白或重复接种牛，可使牛抵抗FMDV强毒的攻击。Morgan证实：用A12-32二聚体多次接种猪，猪也可产生高水平的中和抗体，可以保护猪免受强毒的攻击，但是该技术不适合O型FMDV。目前，已经发现FMDV结构基因和非结构基因2A、3C串联起来表达，可以产生76S的类病毒粒子，提纯该病毒粒子，用来免疫动物，其免疫效果类似于全病毒，可产生高水平的中和，能抵抗强毒的攻击，并彻底解决了FMDV常规疫苗散毒的危险，显示其良好的年个月度年个前景。除此以外，酵母和杆状病毒系统也用来表达VP1蛋白，解决VP1蛋白在原核表达系统中不被修饰加工等问题，以期提高其免疫原性。
2.可饲（食）疫苗
可饲（食）疫苗即利用脓杆菌或基因枪等技术，将免疫原性基因导入植株中，获得表达免疫原性蛋白的植株。
FMD植物可饲疫苗是研究较早，并且效果较好的例子之一。早在，Carrillo等用FMDV的主要保护性抗原基因VP1获得了转基因拟南芥，用叶浸提物免疫小鼠，可诱导产生特异性抗体，所有免疫的小鼠都能抵抗FMDV强毒半数致死量的攻击，这是有关转基因植物表达的病毒抗原使免疫动物全部获得保护的首篇报道，而且一个免疫剂量仅为25-50mg叶片。1999年Wigdorovitta等又利用苜蓿作为受体材料，成功获得了，以15-20mg剂量免疫小鼠，免疫鼠能100%抵抗致死量强毒的攻击。最近，Carrillo等又以马铃薯作为受体材料，成功获得了表达VP1的转基因马铃薯，动物实验证实免疫鼠也能抵抗强毒的。FMDV转基因植物可饲疫苗的研究成功，将为牛、羊等草食动物FMD的防治带来光明的前景。
3.合成肽苗
合成肽苗即用根据免疫抗原表位的氨基酸序列合成的抗原决定基小肽制作的疫苗。一般是从蛋白质的一级结构并结合单克隆抗体的分析，推导出蛋白质免疫主要抗原表位的氨基酸顺序，然后合成或基因工程表达这一段肽作为抗原。
Dimarch用合成O1K病毒VP0-213片段氨基酸组成的40个氨基酸肽（半胱氨酸-半胱氨酸-200-213-脯氨酸-脯氨酸-丝氨酸-141-158-脯氨酸-半胱氨酸-苷氨酸），在其中间加上两个脯氨酸和一个丝氨酸，使多肽折成立体构型，达到提高了单段肽（141-158---）在豚鼠中的应答水平，并提出了N-末端氨基酸（半胱氨酸-半胱氨酸）在提高保护应答的重要性。Brown等用化学法合成了FMDVVP1基因编码的140-160及200-213位肽段基因片段，并在大肠杆菌体内得到了表达，用其免疫牛、猪等都获得了较好的免疫力。Doel分别用A、O、C血清型FMDVVP1序列的141-158和200-213肽段组成的40个aa合成肽，用牛和豚鼠进行了试验，结果每个肽都产生了特异性高水平抗病毒中和抗体，在豚鼠中O、A型肽可抗各自病毒的攻击并获得完全保护，C型较差。
口蹄疫病毒的核壳结构
4.蛋白质载体疫苗
FMDV是细胞内增殖，其免疫应答依赖于T细胞，因而细胞因子免疫性在抗病毒防御方面起着特别重要的作用。鉴于此，人们FMDVB细胞或T细胞抗原表位与发的蛋白质分子基因或与形成类病毒粒子（Viruslikeparticle）的结构基因融合，利用载体基因蛋白或类病毒粒子的抗原提呈作用，刺激T细胞，增殖机体细胞免疫反应。Bittle根据FMDVO1型VP1序列，化合合成140-160段氨基酸肽与载体蛋白偶联，能诱导保护豚鼠的中和抗体。Broekhuijsen在β半乳糖苷酶N-末端连接VP1基因的B细胞和T细胞抗原表位单拷贝或多拷贝分子，用表达的融合蛋白接种豚鼠，能诱导高水平的中和抗体，刺激T细胞，产生细胞免疫应答，抵抗强毒的攻击。同年Clarke利用乙型肝炎病毒核心蛋白能自我包装成类病毒粒子，将FMDV的B细胞和T细胞抗原表位连接到其蛋白的N-末端，并在痘病毒中表达，其表达的融合N蛋白在豚鼠和猪中都可诱导高水平的中和抗体。Chan将FMDVVP1的141-160aa和200-213aa串联起来与猪IG的重链基因的末端融合，用其表达产物免疫的猪，可以抵抗50LD50的FMD的攻击。由于蛋白质载体疫苗安全性高，免疫原性好，故具有诱人的应用潜力。
5.基因缺失疫苗
运用基因工程手段克隆FMDV全长cDNA，构建感染性克隆，在DNA水平上来RNA，通过缺失与病毒力相关的基因，减弱其毒力但不丧失其免疫原性。
FMDV与Mengo病毒同属小RNA病毒，人们已通过技术，将Mengo病毒polly（C）片段缩短，构成突变体，这种突变体对小鼠无害，而且在小鼠体内能产生高水平的抗体，保护小鼠免受强毒的攻击，因而研究人员试图借鉴Mengo病毒的经验，FMDVpoly（C）片段缩短，虽然缩短了poly（C）片段的FMDV突变体的毒力没有减弱，但这给人们某种启发，对FMDV基因组特定位点的缺失，极有可能构建FMDV弱毒株。
X射线晶体分析发现，FMDV具有一定立体构象，其表面由VP1-VP3组成，在VP1的一个高度可变区域内，有一高度保守的β环状（G-H环）氨基酸序列暴露于病毒粒子的表面，其中包含精氨酸-苷氨酸-天门冬氨酸（RGD）序列，构成病毒的细胞吸附位点。Ochoa等人研究FMDVVP1基因片段的主要抗原位点G-H环合成肽晶体结构时发现，针对VP1单抗可以产生一定程序的病毒凝集和很强的抑制病毒与吸附作用。Acharya等也发现含有的感染性的cDNA克隆，制备RGD缺失或突变的病毒粒子就成为可能。Mason通过取代病毒RGD序列内的氨基酸构建FMDV突变株，使病毒不能吸附和感染细胞。以上的研究均证实RGD序列是病毒吸附宿主细胞所必需的。Mckenna等用SGSNPGSL序列取代野生型SGSGVRGDFGSL的RGD编码序列，构建了RGD缺失病毒。这种缺失RGD序列的病毒粒子不吸附和感染细胞。利用该缺失病毒进行小鼠和猪的动物试验发现，野生型病毒对照组出现典型的FMD症状，试验组无任何症状。通过免疫沉淀监测了这些动物在接种28d后的血样，其中对照组显示很强的结构蛋白活性，没有测到非结构蛋白活性，证明了野生病毒在动物中能复制，而所构建的病毒不能复制。用海福特牛对这种病毒所做的油作比较，证明在产生血清中和抗体、刺激机体产生免疫应答、动物保护等方面与灭活疫苗一致，有些优于灭活疫苗。
6.活载体疫苗
利用基因操作技术将FMDV的保护性基因（VP1或P1）插入到另一种病毒基因组中的某些部位，使之高效表达重组蛋白。由于外源性木的基因VP1或P1已成为载体的一部分，并随着载体病毒增殖而不停地表达，因而这种活载体疫苗在机体不但不能产生针对载体的抗体，而且可以产生针对FMDV的抗体，从而达到“一针防两病”的目的。另外，针对FMDV多血清型，而且型间无交叉保护作用，因而可将不同型FMDVVP1或P1基因插入到同一病毒活载体中，从而组成多价基因工程疫苗来预防、控制FMD及其他相关疾病。目前常用的病毒载体主要有痘病毒，腺病毒、疱疹病毒等。Sanz-Parra等构建表达FMDVVP1和VP1基因的重组痘病毒，用该重组病毒接种豚鼠，产生针对FMDV的B细胞和T细胞的免疫反应，2000年，BerinsteinA等构建了表达FMDVC3Arg85毒株的P1基因重组痘病毒，用该重组痘病毒接种Balb/c小鼠，用ELISA检测出高效价的抗FMDV抗体，同时能保护同源病毒强毒的攻击；GregoryA等，用表达FMDV结构病毒型免疫猪，4周后用相同剂量加强免疫一次，产生高水平的FMDV中和抗体，5/6免疫猪得到了FMDV结构蛋白的VP1多肽，用该重组病毒接种牛诱导高水平的抗FMDV抗体。伪狂犬病病毒与牛传染性鼻气管炎病毒属于，基因组约150kb，含有许多病毒增殖和复制所非必需的基因，能容纳的外源多，是一种很好的病毒载体。Ziji等成功地将猪瘟病毒膜蛋白E1基因插入PRV738株gC基因中得到表达，制成的疫苗使免疫猪获得了较好的免疫力，并可抵抗PRV强毒和猪瘟ngdu的攻击。除病毒活载体疫苗外，菌体也用来作为载体，目前已有人将FMDVVP1的部分抗原肽在菌体系统中嵌合表达。
7.核酸疫苗
核酸疫苗又称基因疫苗，是将编码病原体免疫保护性抗原蛋白基因置于真表达元件的控制下，并将其导入动物机体内，通过宿主细胞的转录系统蛋白，从而诱导宿主产生对抗原蛋白的免疫应答。由于FMDV血清型多，各型间无交叉保护性，这给FMD的仿制带来巨大的困难。90年代，随着基因免疫概念的问世及完善，为FMDV免疫带来契机。Benvenisti将FMDV完整的结构基因P1和非结构基因2A、3CD串联起来，同时加入脑心肌炎病毒（EMCV）内部核糖体进入()，并通过免疫荧光和免疫检测到猪皮肤中，部分猪获得抵抗FMDV强毒的攻击。Shieh未了克服亚单位疫苗不能产生持久的免疫保护，通过基因免疫和亚单位疫苗联合免疫来增强其免疫效果，首先用含有FMDV主要免疫原性VP1的鼠，接下来VP1多肽偶合物（P29-KLH）刺激，免疫的鼠产生高效价的抗体，并具有中和FMDV活性。
总之，理想的疫苗必须安全、有效、同时还应具备价廉、易于推广等优点。虽然FMDV灭活疫苗具有良好的免疫原性，但潜在的不安全性影响其使用；另外，由于灭活疫苗制备成本高，价格昂贵，限制了该疫苗的推广。基因疫苗经验有安全性高，同时可以根据需要制备同一病毒多哥成分或多价病毒疫苗，大幅度节约生产成本等优点，因此，FMDV记忆内工程疫苗是未来的发展方向。
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口蹄疫病毒不怕干燥，但对酸碱敏感，80℃至100℃温度也可杀灭它。通常用火碱、、消特灵等药品对被污染的器具、舍或场地进行消毒。隔离、封锁、疫苗接种等方式可预防口蹄疫的发生。用碘甘油涂布患处、消毒液洗涤口腔等是常用的治疗方法，但目前没有特效药。动物患口蹄疫会影响使役，减少产奶量，一般采用宰杀并销毁尸体进行处理，给畜牧业造成严重损失。国际兽疫局将口蹄疫列为“Ａ类动物传染病名单”中的首位。世界上许多国家把口蹄疫列为最重要的动物检疫对象，中国把它列为“进境动物检疫一类传染病”。很少感染人类，但人类接触或摄入污染的畜产品后，口蹄疫病毒会通过受伤的皮肤和口腔黏膜侵入人体。人口蹄疫的特征是突然发热，口、咽、掌等部位出现大而清亮的水疱，没有有效的治疗办法，这些症状经2－3周后可自然恢复，不留疤痕。因此，对人体健康的危害不大。
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[1] 生物工程技术 .cn/news//.shtml[2] 新华网 /ziliao//content_1275734.htm
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