动物医学进展。2012,33(1):117—120 Progress in Veterinary Medicine 猪繁殖与呼吸综合征疫苗研究现状 沈武玲1一,乔自林 ,令世鑫 ,冯玉萍。,冯若飞 ,李明生 ,林学仕。,柏家林 ,王家敏 ,马忠仁¨ (1.甘肃省动物细胞工程技术研究中心,甘肃兰州 730030;2.西北民族大学生命科学与工程学院,甘肃兰州 730030; 3.甘肃省永靖县畜牧局,甘肃永靖7316oo) 摘要:猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)是一种对养猪业危害严重的传染病,猪繁殖与呼吸综合征病毒 (PRRSv)为有囊膜的单股正链RNA病毒,且具有高度的变异性,有美洲型和欧洲型两个血清型。猪肺泡 巨噬细胞(PAM)、恒河猴胎肾细胞系MA一104及源于MA一104的传代细胞系(如Marc一145、CL一2621、HS. 2H和CRL—l171)对PRRSV敏感。预防该病的常规疫苗有灭活疫苗和弱毒疫苗两种。通常以特定种毒在 适当细胞系中培养增殖,经灭活或致弱,加入佐剂制得相应疫苗。灭活疫苗交叉保护性差,但使用安全;弱毒 疫苗抗体产生快、持续时间长、保护力强,但源毒能在猪群中持续存在而有安全隐患。 关键词:猪繁殖与呼吸综合征;PRRSV;灭活疫苗;弱毒疫苗 中图分类号:¥852.659.6 , . 文献标识码:B 文章编号:1007—5038(2012)01—0117-04 猪繁殖与呼吸综合征(Porcine reproductive and respiratory syndrome,PRRS)又称猪蓝耳病,是20 世纪80年代末暴发的一种新型传染病。1987年美 国首次报道了该病的发生,当时称之为猪神秘病 (Mystery swine disease,MSD),主要症状是妊娠母 猪的死亡率也高达5 以上I5]。该病已在很多省市 猪群流行,已成为规模化养猪场繁殖障碍的主要病 因。世界动物卫生组织(OIE)将其列为必须报告的 动物疫病,我国将高致病性猪繁殖与呼吸综合征列 为二类动物传染病。 猪繁殖与呼吸综合征的流行特点及其病原特性 决定了该病一旦在猪群中出现,将很快通过空气和 接触及人工授精等途径传播开来,特别是在规模化、 猪发热、厌食、早产、流产、死产、木乃伊胎、弱仔等。 随后,该病迅速蔓延至欧洲养猪国家,一场空前的流 产风暴造成了100万头猪的死亡,使欧美国家的养 猪业蒙受了灾难性的经济损失。1991年荷兰学者 Wensvoort G等[1 在Lelystad研究所用猪肺泡巨噬 细胞(PAM)首次分离到病毒,并命名为Lelystad vir r:us(LV),在第10次国际病毒大会上将该病毒归属 于新设立的动脉炎病毒科、动脉炎病毒属。2O世纪 集约化、现代化的高密度养猪地区,该病传播尤为迅 猛,经济损失更为严重。疫苗的研究和使用是目前 预防本病的最主要手段。 1 病原 继Wensvoort等分离到Lelystad virus(LV), 欧、美、日学者也相继从表现PRRS类似症状的病猪 9O年代中期该病蔓延至亚太地区,我国于1995年 底在华北地区规模化猪场首先暴发和流行,1996年 郭宝清等[2]采用间接免疫荧光法(IFA)从繁殖障碍 中分离到VR一2332、IAF-exp91和IAF—klop等毒 株,目前国际上将这些毒株通称为PRRsV。 PRRSV为有囊膜的单股正链RNA病毒,病毒粒子 直径50 nm ̄65 nm,核衣壳25 nm ̄35 nm,表面有 猪群中证实本病在国内的存在,并用猪巨噬细胞和 Marc一145细胞成功分离了猪繁殖与呼吸综合征病 毒(PRRSV)。2006年4月,以仔猪高死亡率为特征 的高致病性猪繁殖与呼吸综合征在我国南方部分 明显的长约5 am的纤突,核衣壳呈立体对称的二 十面体。PRSSV有2个血清型,即美洲型和欧洲 型,代表株分别为VR一2332株和LV株,2个毒株间 氨基酸的同源性为78 ~81 ,我国流行的 省、市暴发,给我国养猪业造成了较大的损失[3]。 2008年6月,曾报道该病在湖南部分地区暴发,呈 地方流行性_4j。2010年上半年在我国部分地区发 病”,甚至在有些地区商品猪的死亡率超过50 ,母 6]。最近,在东欧发现了 生了以商品猪和母猪死亡率上升为主的所谓”高热 PRRSV均属于美洲型毒株[与欧洲株属于不同亚型的高致病性毒株,并将其命 收稿日期:2011 10—02 作者简介:沈武 ̄'(1987--),女,江苏高邮人,硕士研究生,从事细胞培养、兽用生物制品的开发研究。通讯作者 118 动物医学进展2012年第33卷第1期(总第223期) 名为Lena。该病毒的基因组长约l5 kb,有9个开 放阅读框,分别为ORFla、ORFlb、ORF2a、ORF2b、 mL,结果表明这两种灭活疫苗对断奶仔猪有良好的 免疫原性和安全性。王旭荣等[1。 将PRRSV Nsp2 基因缺失株JiangXi-3的第、9代病毒按常规方法制 成油佐剂灭活疫苗,经肌肉注射免疫PRRSV和猪 圆环病毒(PCV一2)抗原与抗体均为阴性的60日龄 0RF3、ORF4、ORF5、ORF6和ORF7[ ],病毒基因 组相邻的编码框有部分重叠,有帽子结构和poly (A)尾。ORFla和ORFlb位于基因组的3 端,长 约12 kb,占整个基因的75 。ORF2~ORF7在基 因组的5 端,ORF2a、ORF2b、ORF3和ORF4分别 健康猪,结果表明,经二次免疫后效果明显。由于猪 繁殖与呼吸综合征与其他传染病有混合感染的可 能,所以也有二联疫苗的相关报道。金扩世等L1 采 编码病毒次要结构蛋白GP2a、GP2b、GP3、GP4, ORF5,ORF6和ORF7分别编码病毒主要结构蛋 用猪圆环病毒(PCV一2)和PRRSV强毒株研制成了 白,即囊膜蛋白(GP5或E蛋白),基质蛋白(M)和 PCV一2和PRRSV二联灭活疫苗试验结果表明,用 核衣壳蛋白(N)。GP5有6个抗原决定簇,能诱导 机体产生特异性中和抗体∞ ;M蛋白是非糖基化蛋 白,在所有PRRSV株问具性高度保守性,被认为与 病毒宿主细胞受体相互作用有关。N蛋白在病毒粒 子中含量较高,约占病毒蛋白总量的2O 9,6~40 , 免疫原性极强,可用于PRRSV感染的早期检 测[9。。。。与所有的RNA病毒一样,PRRSV具有高 该二联疫苗免疫4周龄仔猪,免疫后7 d即可检测 到抗PCV-2和PRRSV抗体,免疫后21 d抗体可达 较高水平,28 d ELISA抗体和中和抗体均达到高 峰,这一结果与报道的PRRS油乳剂灭活疫苗抗体 检测结果相似。如今,我国PRRSV疫苗生产厂家 是以NVDC—JXA1毒株为种毒生产灭活疫苗。由于 PRRSV灭活疫苗的交叉保护性差,针对这一特点, 度的变异性_1 ,易形成一个异种群,近年来,PRRSV 有学者提出研制自家苗的说法,目前还没有实施方 面的报告。 已向高致病性趋势演化口引。2006年夏季,高致病性 猪繁殖与呼吸综合征先是从江西省发病,而后蔓延 至周边各省份[】3=。 3 弱毒疫苗 弱毒疫苗具有抗体产生快、持续时间长、保护力 强,改善临床症状的效果比灭活疫苗好等诸多优点。 目前,国内外商品化PRRS弱毒疫苗所使用的病毒 株主要来源于ATCC—VR2332、I-1387/8、1-1140、 2 灭活疫苗 一PRRS灭活疫苗是研制较早的疫苗,1997年 Bayer公司就推出了灭活疫苗PRRomiSeTM。目 前,国内外已有多种针对美洲型PRRSV株(CH- 1a、ISU—P、JXAl、V A1)与欧洲型PRRSV株 CH一1a、JA一142、5710等PRRSV强毒株。最早的商 品化弱毒疫苗是由德国Boehringer Ingleheim公司 的NOBL实验室于1995年研制生产[2 。我国自主 (LV、VD-E1、VD-E2)的商品化灭活疫苗,这些疫苗 免疫动物都能很好地抵御来自疫苗同源强毒株的攻 击[】 ,代表产品有Intervet公司生产的PRRomiS4@ 灭活疫苗、Boehringer Ingelheim公司生产的Ingel— vac PRRS KV@灭活疫苗和Merial公司生产的 PROGRESSIS@灭活疫苗。我国在PRRs疫苗的研 究起步比较晚。哈尔滨兽医研究所从2000年起用 CH—la株采用转瓶细胞培养技术,在Marc-145细胞 研制的PRRS活疫苗是以CH-la株为原始种毒,通 过体外细胞传代致弱得到的,于2007年正式投放市 场。2009年,南京农业大学与瑞普生物公司共同研 发的PRRS活疫苗(R98株)也被批准为新兽药。有 文献报道,将高致病性PRRSV HuN4毒株经Marc- 145细胞传112代致弱后,可有效预防仔猪患高致 病性PRRSVTM]。PRRSV弱毒疫苗最大缺点就是 安全性差,Mortensen S等l2。]研究表明,用PRRS弱 毒苗接种母猪后,会对母猪的繁殖性能造成不利影 上大量增殖了较高滴度(TCIDs。≥10 ・。)的PRRSV, 经甲醛灭活后制成油佐剂灭活疫苗[1 ,用该疫苗免 响,甚至可通过子宫感染胎猪。Nielsen J等[2。 用从 疫接种30头3月龄猪,先后免疫接种2次,间隔2O 胎儿、死胎及死亡仔猪中分离的疫苗源毒感染怀孕 d,在首免第5天就可检到抗体,第28天抗体达到高 晚期母猪,证明疫苗源毒能在猪群中持续存在,并引 峰,第56天抗体仍维持较高的水平。赵坤等[1 ]研 发疾病。由于存在安全隐患,在欧洲(如德国)禁止 制出了PRRS蜂胶佐剂组织灭活疫苗,临床效果显 用弱毒疫苗来预防PRRS 主要采取扑杀的方法净 著。王隆柏等m 以PRRSV Fuzhou 01株为制苗种 毒,经Marc一145细胞增殖、超速离心浓缩、甲醛灭活 后,分别制成新型佐剂IMS1312灭活疫苗和油乳剂 化猪群 在国内,安全性也是评价PRRS弱毒疫苗 的重要指标之一。陈瑞爱等 使用高致病性PRRS (JXA1一R株)活疫苗对仔猪进行免疫,仔猪无不良 灭活疫苗,两种疫苗病毒含量约为10 。TCIDs。/ 临床表现;使用该疫苗对配种前母猪、怀孕80 d~9O 沈武玲等:猪繁殖与呼吸综合征疫苗研究现状 1l9 d母猪、临产前15 d母猪进行免疫,母猪精神、食欲、 体温均正常,并在预产期顺利产仔,而且JXA1一R 株活疫苗表现出良好的安全性。现在我国很多猪场 体细胞密度4×1O 个/mg、微载体浓度7 mg/mL, 在高糖DMEM(含30 mmol/L葡萄糖,6 mmol/L Gln)培养基中培养,48 h后每12 h换液50%的培 在使用弱毒疫苗免疫猪群,实践证明不仅能有效地 养方式效果最为理想。穆光慧等 。 利用Cytodex-3 控制了PRRS的发生与传播,减少了经济损失,而且 微载体培养Marc一145细胞并测定PRRSV在微载 未见发生疫苗病毒毒力返强和基因重组。 体培养的细胞上的TCIDS。,表明细胞接种密度为 4。28×10 cells/mL时,病毒滴度可达到lO ・ 4培养PRRSV用细胞的相关研究 要有合适的细胞系。然而,PRRSV对细胞有严格的 趋向性,这种趋向性是由细胞表面特异性受体或其 它参与病毒侵入的蛋白质决定的,包括硫酸乙酰肝 Dso,证明利用微载体增殖PRRSV是可行的。 无论是病毒分离、疫苗生产,还是病毒致弱都需 TCI5结语 由于PRRSV具有高度变异的特点,为疫苗研 究和疾病防范带来了挑战。在绝大多数省份存在疫 素、唾液酸黏附素(Sn)以及CD163。PRRSV敏感 情、规模饲养和散养长期并存和牲畜流通频繁及生 的细胞系的研究较多,最初,研究人员只发现 物安全现状不容乐观的背景下,就我国PRRS流行 PRRSV能在猪原代肺泡巨噬细胞(PAM)中增殖复 现状而言,应用疫苗预防PRRS应该是最佳选择。 制,具较高产量,但成本高。没有敏感的细胞系也给 现有的灭活疫苗交叉保护性差,但使用安全,常用于 当时PRRSV研究带来了一些障碍,后来一些研究 PRRS阴性群或种猪场。弱毒疫苗具有抗体产生 表明PRRSV能在恒河猴胎肾细胞MA-104中复 快、持续时间长、保护力强I但源毒能在猪群中持续 制。1992年,Collins J E等口目利用由Boehringer 存在,存在安全隐患。2010年,我国PRRS弱毒疫 Ingelheim Animal Health公司建立的CL2621细胞 苗进入国家强制免疫计划,疫苗需求量显著增加,因 系分离得到ATCC VR-2332毒株,由于该公司已申 此,实现生物反应器大规模悬浮培养生产是一种必 请专利,该细胞系的可用性较低。1993年,Kim H S 然趋势。由于持续感染、隐性带毒普遍,加上存在抗 等[2 利用限制稀释法从MA-104克隆得到Mar 体依赖性增强作用,导致常规疫苗免疫保护效果较 145细胞,并证明该细胞能用于PRRSV的增殖,目 差,研发确实、可靠、高效的新一代疫苗也是未来一 前Marc一145细胞应用较广泛。有学者对Marc一145 个方向。 细胞病变机制进行了研究,刘伍梅等口 ]通过形态学 参考文献: 观察证明PRRSV感染的Marc一145细胞确实发生 [1]Wensvoort G.Lelystad virus and the porcine epidemic abortion and respiratory syndrome[J].Vet Res,1993,24(2):117—124. 了细胞凋亡现象。此外,用来培养PRRSV的细胞 系还有从Marc145中克隆出来的更为敏感HS.2H [2] 郭宝清,陈章水,刘文兴,等.从疑似PRRS流产胎儿分离 PRRSV的研究[J].中国畜禽传染病,1996,18(2):1-4. 细胞系和CRL1171细胞系。2011年,Saqonq M 等[28]通过逆转录病毒载体将人类端粒酶逆转录酶 (hTERT)cDNA转染至猪肺泡巨噬细胞(PAM)中 获得对PRRSV敏感的猪肿瘤细胞系。除寻找对 [3]童光志,周艳君,郝晓芳,等.高致病性猪繁殖与呼吸综合征病 毒的分离鉴定及其分子流行病学分析[J].中国预防兽医学 报,2007,29(5):23—326. [4]彭 红.高致病性猪蓝耳病的流行病学调查报告FJ].湖南畜牧 兽医,2009(6):37-39. PRRSV更为敏感的细胞系以外,将现有敏感细胞实 现大规模培养也是各生物制品公司关注的焦点。工 业化大生产所用的动物细胞培养主要包括以下几种 技术,滚瓶细胞培养技术、悬浮细胞培养技术和中空 [5]唐88. 利,彭明义,李江,等.2010年上半年我国部分地区猪场 疫情与PRRS疫苗接种状况调查l-J].猪业科学,2010(9):86— [6] 吕永钢,吴 韬,王朝营,等.不同接毒方法对猪繁殖与呼吸综 纤维细胞培养技术。虽然细胞培养方法有很多种, 但是生物制品大规模生产时,悬浮细胞培养技术(包 括微载体培养)是最佳培养方法。目前,我国病毒性 合征病毒增殖效果比较[J].中国兽药杂志,2010,44(3):34— 36. [7]刘光清.猪繁殖与呼吸综合征研究进展[J].中国预防兽医学 报,2001(1):72—75. 疫苗的生产多采用大方瓶和转瓶技术培养细胞和病 毒,劳动强度高,占地面积大,生产不稳定,难于进行 质量控制。但已有不少关于细胞培养大规模生产 [8]Pirzadeh B,Gagnon C A,Dea S.Genomic and antigenic vatia— tions of porcine reproductive and respiratory syndrome major envelope GP5 glycoprotein[J].Can J Vet Res,1998,62(3): 170—177. ‘ PRRS疫苗的报道,主要集中于微载体培养,培养过 程中各个关键工程参数尤其重要。宫飞等[2如对微 载体培养Marc-145细胞的条件进行了优化,以微载 [9]Canee—Tirado S M,Evans R B,Yoon K J.Monoclonal antibody analysis of porcine reproductive and respiratory syndrome virus epitopes associated with antibody-dependent enhancement and neutralization of virus infection[J].Vet Immunol Immuno— 12O 动物医学进展2012年第33卷第1期(总第223期) pathol,2004,102(3):249—262. piglets against HP-PRRS[J].Vet Microbiol,2009,138(1): [1O]Doan D N,Dokland D.Structure of the nucleocapsid protein 34—4O. of porcine reproductive and respiratory syndrome virus[J]. 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Key words:Porcine reproductive and respiratory syndrome;inactivated vaccine;attenuated vaccine