PRRSV蛋白的功能與疫苗研究進(jìn)展

豬繁殖與呼吸綜合征（Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome， PRRS），又稱豬藍(lán)耳病，是由豬繁殖與呼吸綜合征病毒（Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus，PRRSV）引起的一種高度傳染性疾病，其主要臨床特征表現(xiàn)為母豬繁殖障礙和仔豬、育肥豬的呼吸困難。自1987年在美國發(fā)現(xiàn)以來，該病已在全世界范圍內(nèi)流行。在美國，每年因PRRS造成的損失高達(dá)5.6～6.6億美元。我國自1996年證實(shí)了PRRS的存在以來，特別是發(fā)生于2006年春的“無名高熱”（即高致病性藍(lán)耳病），給我國養(yǎng)豬業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

一、PRRSV的基本結(jié)構(gòu)

PRRSV是有囊膜的單股正鏈RNA病毒，屬于動(dòng)脈炎病毒科，動(dòng)脈炎病毒屬。根據(jù)其基因組和抗原性的差異，可分為歐洲型（基因1型，代表毒株：Lelystad virus，LV）和美洲型（基因2型，代表毒株：VR2332）。雖然歐洲型和美洲型的基因序列的同源性在63%左右，但二者具有幾乎相同的基因組合方式和致病機(jī)理。

PRRSV基因組全長約15 kb，包含至少10個(gè)開放閱讀框（Open Reading Frames，ORFs），分別是ORF1 a，ORF1 b和 ORF2～ ORF7。 其 中，ORF1 a和ORF1 b約占全部基因組的80%，是病毒的非結(jié)構(gòu)蛋白編碼區(qū)，共編碼13個(gè)非結(jié)構(gòu)蛋白（Non-structural protein，Nsp）。ORF2～ORF7是病毒的結(jié)構(gòu)蛋白編碼區(qū)，其中ORF2 a、ORF2 b、ORF3和ORF4分別編碼GP2 a、GP2 b、GP3和GP4，ORF5～ORF7分別編碼囊膜蛋白GP5、基質(zhì)蛋白M和核衣殼蛋白N。

圖1 PRRSV基因結(jié)構(gòu)示意圖

二、PRRSV中各蛋白的功能及在免疫學(xué)方面的作用

由于PRRSV的基因組相對(duì)復(fù)雜，其編碼的蛋白較多，所以迄今為止，有關(guān)PRRSV的非結(jié)構(gòu)蛋白和結(jié)構(gòu)蛋白的功能還尚未完全得到闡明。

在非結(jié)構(gòu)蛋白中，Nsp1包括2個(gè)多功能蛋白：Nsp1 α和Nsp1 β。Nsp1 α可以干擾、抑制干擾素的產(chǎn)生，對(duì)PRRSV逃避宿主免疫細(xì)胞清除，建立感染起著重要作用。NSP1 β不但能抑制干擾素（Interferon，IFN）的合成，還與感染細(xì)胞的某些特異性蛋白結(jié)合，調(diào)節(jié)病毒基因組的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。Nsp2是PRRSV中最大的非結(jié)構(gòu)蛋白，其大小在不同毒株中不一致，具有免疫原性、高度變異性。Nsp2區(qū)域是分析病毒變異和分子流行病學(xué)監(jiān)測的重要區(qū)域，也可能是PRRSV免疫逃避機(jī)制之一。Nsp3的具體功能尚不明確，研究推出其可與其他非結(jié)構(gòu)蛋白形成復(fù)合體，參與病毒的復(fù)制。Nsp4是PRRSV最重要的蛋白酶，在病毒蛋白表達(dá)與加工過程中起核心作用。此外，它能抑制INF-β轉(zhuǎn)錄效率，也會(huì)誘導(dǎo)明顯的細(xì)胞凋亡。Nsp5-8結(jié)構(gòu)和功能的相關(guān)研究很少，大多是參考其它動(dòng)脈炎病毒屬進(jìn)行相關(guān)研究的推測，或借助生物信息學(xué)方法進(jìn)行預(yù)測獲得。Nsp9是套式病毒目最保守的蛋白。Nsp10具有ATP酶和解旋酶活性。Nsp9和Nsp10不僅與我國高致病性藍(lán)耳病毒株（HP-PRRSV）的體內(nèi)往外增殖能力密切相關(guān)，還賦予其致死性毒力。Nsp11具有內(nèi)切核糖核酸酶活性，也能抑制干擾素產(chǎn)生和調(diào)節(jié)細(xì)胞周期。Nsp12的功能至今還未知曉。

除了非結(jié)構(gòu)蛋白，PRRSV的結(jié)構(gòu)蛋白在病毒感染、入侵細(xì)胞、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、宿主免疫等方面發(fā)揮著重要作用。GP2 a是PRRSV感染細(xì)胞的必需蛋白，也具有誘導(dǎo)中和抗體的能力。GP2 b可能涉及病毒和宿主細(xì)胞的融合及內(nèi)吞作用，也可能促進(jìn)病毒的增殖。GP3具有抗原性并介導(dǎo)宿主細(xì)胞免疫。GP4是典型的跨膜蛋白，歐洲型毒株的GP4有很強(qiáng)的抗原性，可誘導(dǎo)中和抗體的產(chǎn)生，但美洲型GP4能否能產(chǎn)生中和抗體尚無結(jié)論。GP5是PRRSV的主要結(jié)構(gòu)蛋白之一，能誘導(dǎo)產(chǎn)生具有保護(hù)作用的中和抗體，在體液免疫過程中發(fā)揮一定作用。M蛋白是包括PRRSV在內(nèi)的動(dòng)脈炎病毒中最保守的蛋白，具有很強(qiáng)的免疫原性。N蛋白是PRRSV免疫原性最強(qiáng)的結(jié)構(gòu)蛋白，然而其抗體不是中和抗體，不具有保護(hù)性。由于其產(chǎn)生的抗體持續(xù)時(shí)間長，因此檢測N蛋白抗原成為PRRSV感染診斷與監(jiān)測的指征。

圖2 PRRSV各蛋白引起的免疫反應(yīng)類型

三、我國藍(lán)耳病疫苗現(xiàn)狀

國內(nèi)用于豬藍(lán)耳病防治的商品化疫苗種類繁多，總體而言可分為三大類，分別是弱毒活疫苗、滅活疫苗和基因工程嵌合疫苗。

1.普通減毒活疫苗。目前，我國的藍(lán)耳病弱毒活疫苗包括經(jīng)典毒株弱毒活疫苗和高致病性弱毒活疫苗兩種。經(jīng)典株包括R98株、VR2 332株、CH-1R株；高致病性毒株包括JXA1-R株、TJM-F92株、HuN4-F112株和GDr180株。弱毒活疫苗的優(yōu)點(diǎn)是免疫效果好，豬群免疫后能幫助仔豬免受病毒血癥的影響，同時(shí)減少先天性感染的仔豬。但相比于滅活疫苗，弱毒活疫苗的安全性較低，這是因?yàn)橛糜诨钜呙缟a(chǎn)的毒株對(duì)其遺傳穩(wěn)定性是有較高要求的，必須保證在使用代次內(nèi)的遺傳性狀相對(duì)穩(wěn)定，否則疫苗毒株存在返強(qiáng)的可能，也容易出現(xiàn)疫苗毒株變異和重組。

2.滅活疫苗。相對(duì)于弱毒活疫苗，藍(lán)耳病滅活疫苗種類較少，主要有NVDC-JXA1株、CH-1 a株和CH-1R株。滅活疫苗具有安全、不散毒、毒株毒力不返強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，但和弱毒活疫苗相比，其刺激機(jī)體產(chǎn)生的保護(hù)效力較低，需要給豬群進(jìn)行多次接種才能產(chǎn)生一定的免疫保護(hù)力。當(dāng)豬群發(fā)生藍(lán)耳病時(shí)，不能減少病毒血癥和精液中的病毒滴度。在低抗體滴度的情況下病毒復(fù)制存在抗體依賴增強(qiáng)的效果，使得病毒復(fù)制增強(qiáng)從而導(dǎo)致臨床癥狀出現(xiàn)。

3.基因工程嵌合疫苗。除上述兩大類疫苗外，基因工程嵌合疫苗是近幾年新上市的一種藍(lán)耳病疫苗，目前市面上僅一種毒株，即PC株。利用基因工程技術(shù)，該毒株的基因組融合了PRRSV經(jīng)典株的ORF1 a和ORF1 b，以及PRRSV高致病性毒株的ORF2～ORF7。

對(duì)臨床生產(chǎn)而言，藍(lán)耳病疫苗被關(guān)注焦點(diǎn)主要是集中在經(jīng)典毒株和變異毒株之間是否具有很好的交叉保護(hù)力、變異毒株是否安全等問題。養(yǎng)殖生產(chǎn)者都迫切希望能對(duì)不同毒株的藍(lán)耳病疫苗進(jìn)行排名以區(qū)分優(yōu)劣，甚至在豬場內(nèi)進(jìn)行PRRSV測序，期望找到與自身豬場內(nèi)PRRSV基因序列同源性最高的疫苗毒株。雖然PRRSV是RNA病毒，相對(duì)于以DNA為遺傳物質(zhì)的病毒而言更容易產(chǎn)生變異，且經(jīng)典毒株與高致病性毒株之間存在較大的差異，但針對(duì)變異集中的Nsp2和GP5基因上，不同毒株間的變異均小于0.5%，因此通過測序來尋找最適合自身豬場的藍(lán)耳病疫苗毒株的做法是有待商榷的。

針對(duì)上述問題，新型的藍(lán)耳病基因工程嵌合疫苗就能很好的解決。由于它含有PRRSV經(jīng)典株和高致病性毒株的ORF，因此既能預(yù)防經(jīng)典毒株，又能預(yù)防高致病性毒株。基因工程嵌合疫苗也是活疫苗，但相比于弱毒活疫苗，它的安全性更高，免疫豬只后無體溫反應(yīng)，不排毒、不發(fā)生水平轉(zhuǎn)播，母豬、仔豬均可放心使用，且穩(wěn)定性強(qiáng)，毒力不返強(qiáng)；不與其他藍(lán)耳毒株發(fā)生重組。此外，嵌合疫苗不僅可區(qū)分其他疫苗株，還可識(shí)別野毒株；既能用于鑒別診斷，又利于豬群藍(lán)耳病的凈化。

四、展望

雖然非洲豬瘟目前嚴(yán)重影響著我國的養(yǎng)豬業(yè)，但在豬場尚未發(fā)生非洲豬瘟，且做好生物安全的前提下，PRRS仍是影響豬群健康的重大傳染病之一。從當(dāng)前PRRS的防控形勢(shì)來看，國內(nèi)外至今仍沒有確實(shí)有效的防控措施，疫苗免疫仍然是防控PRRS的重要手段。藍(lán)耳病基因工程嵌合疫苗（PC株）結(jié)合了市面上藍(lán)耳病弱毒活疫苗和滅活疫苗的優(yōu)點(diǎn)，規(guī)避了二者的缺點(diǎn)，不僅能刺激機(jī)體產(chǎn)生體液免疫應(yīng)答，而且能夠激發(fā)較強(qiáng)的細(xì)胞免疫應(yīng)答。相信在未來，無論各養(yǎng)殖場的藍(lán)耳病感染情況如何，建立完善的生物安全防控體系，做好藍(lán)耳病免疫工作，只要堅(jiān)持不懈，一定會(huì)降低藍(lán)耳病的臨床感染率和發(fā)病率，并逐步達(dá)到凈化的目的。