欧亚类禽H1N1猪流感病毒抗原性变异关键氨基酸的鉴定与分析

【背景】流感病毒的抗原性主要是由病毒的表面糖蛋白HA决定的,前期利用欧亚类禽型H1N1猪流感病毒(EA H1N1 SIV)HA蛋白单克隆抗体(mAb)筛选抗原逃逸株发现,HA蛋白190、230和269位(H3编码)氨基酸的改变能够导致病毒发生抗原逃逸,并发现在新近分离的EA H1N1 SIV HA蛋白广泛存在这3个氨基酸的变异。【目的】进一步探索哪些氨基酸对病毒的抗原性具有关键作用,为流感的防控提供科学依据。【方法】选取一株病毒A/swine/Liaoning/SY72/2018(H1N1)SY72为模式病毒,建立该病毒的反向遗传系统(RGS),又以SY72为骨架,拯救含有HA基因190、230和269单点突变重组病毒;利用rSY72病毒制备灭活疫苗,分别免疫SPF鸡和非免疫猪制备其相应的血清,通过中和试验和血凝抑制(HI)试验分析病毒的抗原性,确定影响病毒抗原性的关键氨基酸位点;继而评估HA蛋白不同位点氨基酸的改变对病毒复制特性及受体结合特性等的影响。【结果】分析SY72病毒的HA氨基酸序列发现,该病毒HA蛋白分别含有190D、230M和269R。利用反向遗传技术,分别拯救了病毒rSY72及单点突变病毒rSY72HA/D190N、rSY72HA/M230I和rSY72HA/R269M;中和试验结果表明,与rSY72相比较,3株突变病毒均能够与两株mAbs发生一定反应;HI试验结果显示,与rSY72相比较,突变病毒rSY72HA/D190N与rSY72免疫鸡血清和猪血清的反应减弱,HI抗体效价分别出现了4倍和8倍的差异,而病毒rSY72HA/M230I和rSY72HA/R269M与两种血清的反应差异不明显,表明HA蛋白190位氨基酸改变对病毒的抗原性影响最为明显;病毒蚀斑测定及复制动力学研究结果发现D190N的氨基酸替换导致病毒rSY72HA/D190N在MDCK细胞上形成的蚀斑减小,而R269M的氨基酸替换导致病毒rSY72HA/R269M在MDCK细胞上的复制能力下降;3个位点的氨基酸替换均未影响病毒的受体结合特性。【结论】HA蛋白190位氨基酸对EA H1N1 SIV抗原性具有决定作用,269位氨基酸突变使得病毒在MDCK细胞上的复制能力降低。这提示在后续开展的病原学监测中要密切关注这些氨基酸的变异情况,提高对动物流感的预警预报。

一株重配型H1N2猪流感病毒的进化分析及对小鼠的致病性

为了进一步了解我国辽宁省猪流感(SI)的流行情况及病原的进化规律,对2016年年末在辽宁省某生猪屠宰场进行SI病原学监测时分离到的一株H1N2亚型猪流感病毒(SIV)A/swine/Liaoning/FX575/2016(简称FX575)进行全基因组序列测定,通过对其8个基因片段的基因来源进行分析,确定基因型;构建系统进化树;分析相关分子特征;进一步以6周龄雌性BALB/c小鼠为感染模型,通过测定感染后小鼠的体重变化和脏器病毒含量评估病毒的致病性。结果显示:FX575为一株三重重配型的H1N2病毒,遗传进化分析结果显示病毒的HA基因来自于欧亚类禽型H1N1(EA H1N1)分支的SIV,NA基因来自于北美三重配型H1N2分支的SIV,6个内部基因(PB2、PB1、PA、NP、M和NS)均来自于2009/H1N1分支的病毒。以10~6EID_(50)的剂量经鼻腔途径感染小鼠后,能够引起小鼠出现明显的体重下降,其中有1只小鼠在感染后第7天体重下降的比率超过25%,判为死亡;感染后第3天在小鼠肺及鼻甲骨中均检测到较高滴度的病毒,含量分别为4.82、4.20 log_(10)EID_(50)·mL^(-1)。结果表明SIV在不断流行的过程中,不同基因型病毒之间发生重组导致出现基因三重配的病毒,病毒对小鼠呈现中等致病力特征,提示应进一步加强对SI的主动监测,从而降低病毒对兽医及公共卫生学风险。

两株H1N1亚型猪流感病毒HA蛋白中和性单克隆抗体的制备及抗病毒活性研究

为了制备抗欧亚类禽型(Eurasian avian-like,EA)H1N1猪流感病毒(SIV)血凝素(HA)蛋白的单克隆抗体(MAb)并对其生物学活性进行检测,利用SIV A/swine/Henan/11/2005(HN11)增殖、纯化的全病毒蛋白作为免疫原,免疫BALB/c小鼠,取免疫小鼠的脾细胞与骨髓瘤细胞(SP2/0)融合,采用间接ELISA和HI检测方法进行筛选。结果获得了两株能稳定分泌抗HA蛋白MAb的杂交瘤细胞株,分别命名为2B6和4C7;两株MAbs的腹水ELISA和HI效价均分别高于1∶107和5log2;两株MAbs能够在IFA试验中与病毒HA蛋白发生反应,而在Western blot试验中不能检测到病毒HA蛋白;病毒中和试验结果显示这两株MAbs对EA H1N1SIV具有病毒中和活性;MAbs的抗病毒活性又进一步通过小鼠的感染试验进行了评估,结果表明接种了MAbs的小鼠获得了有效抵抗同源及异源H1N1SIV感染的保护效果。研究证实制备的两株MAbs具有较高的病毒中和活性和较强的抗病毒感染能力,可以将其进一步应用于抗EA H1N1SIV的感染及开展病毒抗原性变异的分子基础研究。

欧亚类禽型H1N1猪流感病毒HA蛋白的表达及免疫原性评估

【目的】表达欧亚类禽型(eurasian avian-like,EA)H1N1猪流感病毒(SIV)的血凝素(HA)蛋白,并对其免疫原性进行测定。【方法】利用RT-PCR技术扩增病毒A/swine/Zhejiang/245/2013(H1N1)(ZJ245)的HA基因,将其克隆至真核表达载体pCAGGS中,获得重组质粒pCAGGS-HA(ZJ245),将其转染293T细胞,采用间接免疫荧光(IFA)检测和Western blot检测HA蛋白在体外的表达;将重组质粒pCAGGS-HA(ZJ245)经肌肉注射途径、以100μg/只剂量免疫16只6周龄BALB/c小鼠(I组和II组),间隔3周后进行加强免疫(二免);同等数量的小鼠以相同方式注射100μL无菌PBS作为非免疫对照组(III组和IV组)。首免和二免每周采血,分别采用血凝抑制(HI)试验和病毒中和(VN)试验两种方法测定不同类型的血清抗体效价;二免2周后,其中两组小鼠(I组和III组)用50μL(106.0EID50)的ZJ245病毒经滴鼻感染途径进行攻毒,另外两组(II组和IV组)用A/swine/Heilongjiang/44/2009(H1N1)(HLJ44)病毒进行攻毒。攻毒后14 d内每天观察小鼠的临床症状、统计发病与死亡情况,且每天称量小鼠体重,在体重下降比率超过25%时判定为小鼠死亡。攻毒后第3天,每组随机剖杀3只小鼠,分别采集脑、鼻甲、肺、脾和肾等脏器,匀浆处理后通过接种10日龄的非免疫鸡胚测定脏器的病毒含量。通过小鼠体重变化以及脏器滴定的病毒含量评估重组质粒pCAGGS-HA(ZJ245)的免疫保护效果。【结果】经酶切鉴定和测序验证表明ZJ245的HA基因的已正确克隆至真核表达质粒p CAGGS中获得重组质粒pCAGGS-HA(ZJ245),经体外转染293T细胞后,IFA和Western blot证实了病毒的HA蛋白能够正确表达,并具有良好的生物学活性;小鼠的免疫与攻毒试验结果表明,重组质粒pCAGGS-HA(ZJ245)首免后一周可检测到针对同源病毒ZJ245的低水平HI和VN抗体,加强免疫后抗体水平明显升高,HI抗体达到76.88、VN抗体达到152.5;同时针对异源病毒HLJ44也产生了较低水平的HI和VN抗体。106.0 EID50的同源病毒ZJ245攻毒时,与非免疫组小鼠相对比,重组质粒pCAGGS-HA(ZJ245)的免疫完全阻止了因病毒攻击而导致的小鼠体重下降以及肺脏和鼻甲内病毒的复制;106.0 EID50的异源病毒HLJ44攻毒时,相比非免疫组小鼠,质粒免疫组小鼠体重的下降比率、以及肺脏和鼻甲内的病毒滴度均显著降低(P<0.0001、P <0.001、P <0.05)。【结论】重组质粒pCAGGS-HA(ZJ245)能够有效表达病毒HA蛋白,免疫后可使小鼠获得完全抵抗ZJ245感染及部分抵御HLJ44感染的免疫保护力,表明重组质粒pCAGGS-HA(ZJ245)具有良好的免疫原性。

流感病毒先天免疫应答和先天免疫逃逸的机制

流感病毒引起人类和动物的呼吸道感染已是全世界严重的经济和公共卫生问题。在感染早期,流感病毒会导致机体的先天免疫信号被激活,起到防御、清除病毒以及辅助适应性免疫应答的作用。但在与宿主共进化的过程中,流感病毒形成了多种逃逸策略,主要是通过病毒自身蛋白质阻断宿主天然免疫通路,抑制干扰素和炎性因子的生成。基于现有的研究成果,本文针对流感病毒先天免疫应答和先天免疫逃逸的机制做一扼要综述,这有助于加强流感病毒抗原进化的监测、探索疫苗和抗病毒药物的合理靶标,为更好地预防和控制该病提供有效的策略。

H1N1亚型猪流感病毒HA蛋白225位氨基酸对病毒致病性的影响

【目的】流感病毒的致病性是由多个基因共同决定的,笔者之前的研究结果发现当两株具有相似基因特征的H1N1亚型猪流感病毒进行HA基因替换以后,病毒对小鼠的致病性发生了改变。通过确定影响病毒致病性的关键氨基酸位点,为进一步揭示流感病毒致病力差异奠定了基础。【方法】对ZD71和SY130的HA蛋白氨基酸序列进行比对,确认氨基酸差异位点并设计定点突变引物,构建单点突变的重组病毒并测定其鸡胚半数感染量(EID50)。将拯救的亲本病毒、HA单基因替换重组病毒及单点突变重组病毒以感染复数(MOI)为0.001和0.1的病毒量分别接种于MDCK和A549细胞,测定病毒的体外复制能力;将上述各株病毒以50μL含106EID50的剂量经滴鼻途径接种BALB/c小鼠,分别采集小鼠的脑、鼻甲、肺、脾、肾等脏器,匀浆处理后接种鸡胚分析病毒在小鼠体内各脏器的复制情况;将病毒分别以50μL含101-106 EID50的剂量经鼻腔感染BALB/c小鼠,感染后每天称量小鼠体重,当小鼠体重下降比率超过25%时判定为死亡,统计死亡情况,测定病毒的小鼠半数致死量(MLD_(50)),评估各突变病毒对小鼠的致病性,与亲本病毒进行分析比较后,获知决定病毒致病性的关键氨基酸位点。【结果】ZD71和SY130病毒HA蛋白共存在4个氨基酸差异位点,分别为4、138、144和225位(H3 Numbering)。经过定点突变、病毒拯救及序列测定确认,分别获得含有单个位点突变的重组病毒。通过测定病毒在MDCK和A549细胞上的复制情况,结果发现与亲本病毒rZD71相比较,突变病毒rZD71-HA/G225E在感染MDCK细胞的各检测时间点、及感染A549细胞24—48 h后,复制滴度均显著提高;与rSY130相比较,突变病毒rSY130-HA/E225G在感染MDCK细胞12—36 h后、及感染A549细胞36—72 h后,复制滴度均显著降低。而4、138、144位点的突变对病毒的复制影响较小。进一步的小鼠感染试验发现HA 225位氨基酸的改变显著影响了病毒对小鼠的致病性,与亲本病毒rZD71相比,225位氨基酸由G突变为E后,病毒rZD71-HA/G225E的MLD_(50)由4.32 log_(10)EID_(50)降低至3.0 log_(10)EID_(50);病毒不仅在小鼠鼻甲和肺脏内检测到,而且在脾脏和肾脏中也均有一定水平的复制。【结论】HA蛋白225位氨基酸对两株H1N1 SIV对小鼠的致病性具有重要决定作用,提示在后续开展的病原学监测中要密切关注该位点氨基酸的变异情况,为更好地防控动物流感乃至人流感的大流行提供科学依据。