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科学家竞相为非洲猪瘟建立疫苗

  

 

  非洲猪瘟,猪的致死性疾病,已经存在了几十年。人们相信它起源于撒哈拉以南非洲,曾多次访问过其他大陆,并在俄罗斯,巴西和欧洲其他地方爆发了疫情,但在野猪种群中,卢旺达仍然保持着据点。

  但是,它仅在去年八月到达中国时才升级为德克·菲佛(Dirk Pfeiffer)所说的“有史以来最大的动物疾病暴发”,像野火一样蔓延到世界最大的猪群。“中国的猪太多了,这只是时间问题,”香港城市大学和英国皇家兽医学院的兽医流行病学专家菲佛说。

  这种疾病不仅威胁着世界最大的猪肉产业,而且威胁着血液稀释剂肝素的全球供应,其中大部分是由中国猪生产的。

  迄今为止,据报道,中国官员惊恐地扑杀了超过120万头猪,以防止新的感染,但这种疾病正在蔓延,近几个月来已转移到越南和柬埔寨。普佛估计,到目前为止,尽管官方数据尚未公布,但仍有大约10%至40%的中国猪被该病毒感染。

  据《自然新闻》报道,由于迫切需要一种疫苗,中国已投入约1500万美元用于该病毒的研究,这促使研究人员迅速找到了这种疫苗。研究人员采取了几种方法来做到这一点,但是事实证明这具有挑战性,部分原因是该病毒的性质。

  ASFV疫苗的早期失败

  非洲猪瘟病毒(ASFV)的复杂性是其难以解决的原因之一。它的双链DNA基因组可跨越190千个碱基,可编码近170种蛋白质,这使许多其他病毒(如埃博拉病毒)相形见((某些菌株只有7种蛋白质)。

  ASFV会在巨噬细胞中感染并复制,但也会在未感染的B和T淋巴细胞中诱导细胞死亡。“它有效地消灭了免疫系统,因此没有有效的反应,” 英国Pirbright研究所的病毒学家Linda Dixon解释说,该组织是政府生物技术和生物科学研究委员会的一部分。最终,ASFV通过引起极度的出血热和淋巴组织中的淋巴细胞大量破坏而杀死猪。

  双方于1967年,较近期的早期研究表明,研制疫苗的经典和最明显的策略不工作ASFV:杀死或灭活病毒,并将其注射到健康动物来提示他们的免疫系统产生抗体保护试图对付将来的感染,但失败了。产生的保护性抗体不足以抵御ASFV感染。

  相反,科学家们了解到,产生针对ASFV的免疫力的最有效方法之一是使动物接触毒性较小的病毒。这可以通过使病毒在培养物中传代直至失去毒力来产生,该策略已成功地遏制了另一种病毒的传播,这种病毒在猪中引起类似症状,即经典猪瘟。或者,可以从动物中分离出减毒病毒:例如,在欧洲的野猪种群中,许多ASFV病毒株自然会随着时间的流逝而丧失杀灭力。

  世界动物卫生组织参考实验室的病毒学家若泽·曼努埃尔·桑切斯-维兹卡诺(JoséManuelSánchez-Vizcaíno)解释说,一些小组表明,2017年从拉脱维亚的野猪中分离出的弱ASFV株可以保护家猪免受病毒的强毒形式的侵害。马德里的ASF。他和他的同事最近证明,相同的品系也可以保护野猪,他认为这种方法可能有助于防止该病向家猪的外溢。

  但是,减毒活疫苗的主要关注点是安全性。研究人员早在1960年代就意识到了这一点,当时他们试图在葡萄牙和西班牙使用自然减毒的ASFV疫苗为大量的猪接种疫苗。尽管这些动物没有死亡,但它们中的许多动物都发展成一种令人衰弱的慢性疾病。Sánchez-Vizcaíno解释说:“这是最大的问题:它是很好的保护,但不是很安全。” 他和他的同事目前正在评估其减毒病毒的安全性。

  转基因病毒

  随着研究人员对ASFV的生物学及其基因组积累了更多的知识,他们采用了更具针对性的方法来减弱ASFV:通过删除使其具有高毒力的基因进行遗传修饰,然后再给动物接种疫苗。Dixon解释说:“这是试图解除病毒武装的一种情况,以便宿主有机会响应和控制复制并诱导适应性免疫反应,这将是记忆反应。”

  在2016年,她的研究小组删除了几个ASFV基因,这些基因被认为可以抑制宿主的1型干扰素反应,这会诱导限制病毒在细胞中复制并刺激免疫系统其他成分的因子。用这种病毒株对五头猪进行免疫接种后,没有引起任何症状,这表明该病毒已经丧失了毒性,并且在受到致命剂量的原始病毒攻击后,所有动物都得以幸存。Dixon现在正在努力开发基于这种方法的减毒活疫苗。

  美国农业部农业研究服务局外来动物疾病研究组(FADRU)的一部分,纽约梅花岛动物疾病中心的微生物学家曼努埃尔·博卡(Manuel Borca)看到了三种基因缺失的减毒候选疫苗的一种或多种组合的类似成功的删除。尽管尚不清楚这是否是其缺失导致减毒的原因,但一些缺失的基因被认为与ASFV对宿主免疫基因的调控有关。Borca的同事,FADRU研究负责人Luis Rodriguez解释说,三周后,接受了其中一种候选疫苗的猪大体上“全部受到了保护”,免受致命剂量的这种病毒的致命伤害。

  该领域的专家说,这种基因删除方法是目前最先进的疫苗候选者。但是,根据Borca和Dixon的说法,部署这些功能可能要花费数年的时间。首先,他们必须经过一系列测试以确保其有效和安全,并且必须在相关监管机构进行注册。

  中国哈尔滨兽医研究所研究这种疫苗的研究人员没有对此发表评论,但菲佛说,根据他在四月份的一次专题讨论会上看到的研究,他们似乎正在寻求一种基因缺失的减毒疫苗。

  Borca和Dixon表示,这些方法相对于自然减毒形式具有优势,因为它们使研究人员可以微调遗传调节,以制造出仍可复制的无害病毒,这对于触发免疫力和扩增病毒非常重要。在文化中。删除基因组的一部分也使病毒更难还原为有毒形式。

  但是,无论是转基因疫苗还是自然发生的疫苗,减毒疫苗的主要难题都是在细胞培养中进行生长,这对于批量生产疫苗至关重要。博卡解释说,巨噬细胞在培养中不能很好地维持下去,因此他需要直接从动物中提取淋巴细胞来制造病毒。为了解决这个问题,他的团队目前正试图找到一种稳定的细胞系,以使其能够繁殖出病毒。

  这种减毒活病毒的一个关键问题是,由于它们能够复制,因此接种疫苗的动物可以散播病毒并感染其他动物。Sánchez-Vizcaíno说,在某些情况下可以帮助免疫其他猪-他在研究中用野猪证明了这一点。但是,其他人担心产生副作用的风险。

  西班牙国家农业和食品研究技术研究院的病毒学家Covadonga Alonso在一封电子邮件中说:“没有多少关于疫苗接种后数周/数月出现慢性症状发展的实验数据。” 她说,她还希望看到更多的实验来研究减毒病毒是否能在疫苗接种的动物中复制几代后才能变异回强毒形式。迪克森说,她认为这不太可能。“该病毒在遗传上是非常稳定的,因为它通过复制一个准确的DNA聚合酶,”她写道,以科学家的电子邮件。

  蛋白鸡尾酒

  阿隆索将亚单位疫苗(基于对抗原或与病毒受体结合的蛋白质等病毒蛋白的疫苗接种)视为“未来疫苗的最佳替代品”。由于这些不需要细胞系来生产,因此它们可能比减毒疫苗更容易批量生产。

  今年早些时候,堪萨斯州立大学的病毒学家Waithaka Mwangi及其团队开发了两种不同的病毒抗原混合物,它们通过将它们封装在灭活的人腺病毒中而传递给猪。这样,病毒将感染任何呈递抗原的血细胞,并且“蛋白质合成机制开始发挥作用,因此您可以在受感染的细胞中从头开始合成蛋白质”,Mwangi解释说。然后,蛋白质被呈现在血细胞表面,并可以被免疫系统以触发T细胞应答以及抗体应答的方式识别。对他来说,这种方法有效地模仿了减毒病毒诱导免疫的方式,“但更安全”。

  然而,在他的研究中,两种抗原混合物均未显示出很大的成功:当用强毒形式的ASFV攻击时,无论如何,许多接种疫苗的动物都死于该疾病。Dixon 研究小组使用类似方法进行的一项研究 -在DNA质粒中编码抗原,并使用痘苗病毒载体将其穿梭到猪中-显示,尽管这可以稍微降低病毒基因组负荷,但并不能阻止病毒的有毒形式复制并引起疾病。对于Mwangi而言,这些结果表明研究人员尚未找到并靶向能够诱导保护性免疫应答的正确的病毒蛋白或正确的组合。

  阿隆索(Alonso)的小组目前正在努力寻找针对ASFV的抗病毒蛋白 -基于天然或合成的化合物或现有药物-她认为这将有助于揭示正确的靶向病毒蛋白。她补充说,此外,这些化合物可以作为补充剂包含在动物饲料中,以帮助增强针对ASFV的免疫力。

  除了生物安全疫苗

  对于美国和欧洲来说,开发疫苗并不像在中国大陆那样优先受到重视,那里的科学家们正在努力将其推向市场。几名研究人员担心,在将候选疫苗部署到那里之前,安全性担忧无法得到充分解决。“他们承受着巨大的压力,需要做一些事情,他们可能在开始接受足够的测试以确保其安全性之前就开始使用疫苗,” Pfeiffer说。

  大多数情况下,中国的猪散布在小型农场中,每头猪不到一百头。这些病毒的生物安全性通常很有限-几乎没有控制机制或没有控制机制来确保病毒不会通过卡车,进入农场的人的衣服或动物饲料传播,这种病毒会长期存在,最近研究已经证实。堪萨斯州立大学的梅根·尼德韦德(Megan Niederwerder)表示:“ ASFV是在极端pH值和极端温度下都是强壮或强大的病毒之一,因此它可以持续生存并在各种环境条件下保持其感染力。”

  出于这种原因,疫苗可能只是中国ASF流行病的部分解决方案,菲佛说。他说:“要达到所需的疫苗接种覆盖率才能消失,这是不现实的。”他说,疫苗工作必须与提高农场周围的生物安全性相伴,以使其有效,特别是如果ASFV在该地区已成为地方病并感染了野猪。

  
[责任编辑:李木子]
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