科學家競相為非洲豬瘟建立疫苗

發(fā)布日期：2020-01-04 08:29:19 來源：互聯(lián)網(wǎng)

非洲豬瘟，豬的致死性疾病，已經(jīng)存在了幾十年。人們相信它起源于撒哈拉以南非洲，曾多次訪問過其他大陸，并在俄羅斯，巴西和歐洲其他地方爆發(fā)了疫情，但在野豬種群中，盧旺達仍然保持著據(jù)點。

但是，它僅在去年八月到達中國時才升級為德克·菲佛(Dirk Pfeiffer)所說的“有史以來最大的動物疾病暴發(fā)”，像野火一樣蔓延到世界最大的豬群。“中國的豬太多了，這只是時間問題，”香港城市大學和英國皇家獸醫(yī)學院的獸醫(yī)流行病學專家菲佛說。

這種疾病不僅威脅著世界最大的豬肉產(chǎn)業(yè)，而且威脅著血液稀釋劑肝素的全球供應(yīng)，其中大部分是由中國豬生產(chǎn)的。

迄今為止，據(jù)報道，中國官員驚恐地撲殺了超過120萬頭豬，以防止新的感染，但這種疾病正在蔓延，近幾個月來已轉(zhuǎn)移到越南和柬埔寨。普佛估計，到目前為止，盡管官方數(shù)據(jù)尚未公布，但仍有大約10%至40%的中國豬被該病毒感染。

據(jù)《自然新聞》報道，由于迫切需要一種疫苗，中國已投入約1500萬美元用于該病毒的研究，這促使研究人員迅速找到了這種疫苗。研究人員采取了幾種方法來做到這一點，但是事實證明這具有挑戰(zhàn)性，部分原因是該病毒的性質(zhì)。

ASFV疫苗的早期失敗

非洲豬瘟病毒(ASFV)的復雜性是其難以解決的原因之一。它的雙鏈DNA基因組可跨越190千個堿基，可編碼近170種蛋白質(zhì)，這使許多其他病毒(如埃博拉病毒)相形見((某些菌株只有7種蛋白質(zhì))。

ASFV會在巨噬細胞中感染并復制，但也會在未感染的B和T淋巴細胞中誘導細胞死亡。“它有效地消滅了免疫系統(tǒng)，因此沒有有效的反應(yīng)，” 英國Pirbright研究所的病毒學家Linda Dixon解釋說，該組織是政府生物技術(shù)和生物科學研究委員會的一部分。最終，ASFV通過引起極度的出血熱和淋巴組織中的淋巴細胞大量破壞而殺死豬。

雙方于1967年，較近期的早期研究表明，研制疫苗的經(jīng)典和最明顯的策略不工作ASFV：殺死或滅活病毒，并將其注射到健康動物來提示他們的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗體保護試圖對付將來的感染，但失敗了。產(chǎn)生的保護性抗體不足以抵御ASFV感染。

相反，科學家們了解到，產(chǎn)生針對ASFV的免疫力的最有效方法之一是使動物接觸毒性較小的病毒。這可以通過使病毒在培養(yǎng)物中傳代直至失去毒力來產(chǎn)生，該策略已成功地遏制了另一種病毒的傳播，這種病毒在豬中引起類似癥狀，即經(jīng)典豬瘟。或者，可以從動物中分離出減毒病毒：例如，在歐洲的野豬種群中，許多ASFV病毒株自然會隨著時間的流逝而喪失殺滅力。

世界動物衛(wèi)生組織參考實驗室的病毒學家若澤·曼努埃爾·桑切斯-維茲卡諾(JoséManuelSánchez-Vizcaíno)解釋說，一些小組表明，2017年從拉脫維亞的野豬中分離出的弱ASFV株可以保護家豬免受病毒的強毒形式的侵害。馬德里的ASF。他和他的同事最近證明，相同的品系也可以保護野豬，他認為這種方法可能有助于防止該病向家豬的外溢。

但是，減毒活疫苗的主要關(guān)注點是安全性。研究人員早在1960年代就意識到了這一點，當時他們試圖在葡萄牙和西班牙使用自然減毒的ASFV疫苗為大量的豬接種疫苗。盡管這些動物沒有死亡，但它們中的許多動物都發(fā)展成一種令人衰弱的慢性疾病。Sánchez-Vizcaíno解釋說：“這是最大的問題：它是很好的保護，但不是很安全。” 他和他的同事目前正在評估其減毒病毒的安全性。

轉(zhuǎn)基因病毒

隨著研究人員對ASFV的生物學及其基因組積累了更多的知識，他們采用了更具針對性的方法來減弱ASFV：通過刪除使其具有高毒力的基因進行遺傳修飾，然后再給動物接種疫苗。Dixon解釋說：“這是試圖解除病毒武裝的一種情況，以便宿主有機會響應(yīng)和控制復制并誘導適應(yīng)性免疫反應(yīng)，這將是記憶反應(yīng)。”

在2016年，她的研究小組刪除了幾個ASFV基因，這些基因被認為可以抑制宿主的1型干擾素反應(yīng)，這會誘導限制病毒在細胞中復制并刺激免疫系統(tǒng)其他成分的因子。用這種病毒株對五頭豬進行免疫接種后，沒有引起任何癥狀，這表明該病毒已經(jīng)喪失了毒性，并且在受到致命劑量的原始病毒攻擊后，所有動物都得以幸存。Dixon現(xiàn)在正在努力開發(fā)基于這種方法的減毒活疫苗。

美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究服務(wù)局外來動物疾病研究組(FADRU)的一部分，紐約梅花島動物疾病中心的微生物學家曼努埃爾·博卡(Manuel Borca)看到了三種基因缺失的減毒候選疫苗的一種或多種組合的類似成功的刪除。盡管尚不清楚這是否是其缺失導致減毒的原因，但一些缺失的基因被認為與ASFV對宿主免疫基因的調(diào)控有關(guān)。Borca的同事，F(xiàn)ADRU研究負責人Luis Rodriguez解釋說，三周后，接受了其中一種候選疫苗的豬大體上“全部受到了保護”，免受致命劑量的這種病毒的致命傷害。

該領(lǐng)域的專家說，這種基因刪除方法是目前最先進的疫苗候選者。但是，根據(jù)Borca和Dixon的說法，部署這些功能可能要花費數(shù)年的時間。首先，他們必須經(jīng)過一系列測試以確保其有效和安全，并且必須在相關(guān)監(jiān)管機構(gòu)進行注冊。

中國哈爾濱獸醫(yī)研究所研究這種疫苗的研究人員沒有對此發(fā)表評論，但菲佛說，根據(jù)他在四月份的一次專題討論會上看到的研究，他們似乎正在尋求一種基因缺失的減毒疫苗。

Borca和Dixon表示，這些方法相對于自然減毒形式具有優(yōu)勢，因為它們使研究人員可以微調(diào)遺傳調(diào)節(jié)，以制造出仍可復制的無害病毒，這對于觸發(fā)免疫力和擴增病毒非常重要。在文化中。刪除基因組的一部分也使病毒更難還原為有毒形式。

但是，無論是轉(zhuǎn)基因疫苗還是自然發(fā)生的疫苗，減毒疫苗的主要難題都是在細胞培養(yǎng)中進行生長，這對于批量生產(chǎn)疫苗至關(guān)重要。博卡解釋說，巨噬細胞在培養(yǎng)中不能很好地維持下去，因此他需要直接從動物中提取淋巴細胞來制造病毒。為了解決這個問題，他的團隊目前正試圖找到一種穩(wěn)定的細胞系，以使其能夠繁殖出病毒。

這種減毒活病毒的一個關(guān)鍵問題是，由于它們能夠復制，因此接種疫苗的動物可以散播病毒并感染其他動物。Sánchez-Vizcaíno說，在某些情況下可以幫助免疫其他豬-他在研究中用野豬證明了這一點。但是，其他人擔心產(chǎn)生副作用的風險。

西班牙國家農(nóng)業(yè)和食品研究技術(shù)研究院的病毒學家Covadonga Alonso在一封電子郵件中說：“沒有多少關(guān)于疫苗接種后數(shù)周/數(shù)月出現(xiàn)慢性癥狀發(fā)展的實驗數(shù)據(jù)。” 她說，她還希望看到更多的實驗來研究減毒病毒是否能在疫苗接種的動物中復制幾代后才能變異回強毒形式。迪克森說，她認為這不太可能。“該病毒在遺傳上是非常穩(wěn)定的，因為它通過復制一個準確的DNA聚合酶，”她寫道，以科學家的電子郵件。

蛋白雞尾酒

阿隆索將亞單位疫苗(基于對抗原或與病毒受體結(jié)合的蛋白質(zhì)等病毒蛋白的疫苗接種)視為“未來疫苗的最佳替代品”。由于這些不需要細胞系來生產(chǎn)，因此它們可能比減毒疫苗更容易批量生產(chǎn)。

今年早些時候，堪薩斯州立大學的病毒學家Waithaka Mwangi及其團隊開發(fā)了兩種不同的病毒抗原混合物，它們通過將它們封裝在滅活的人腺病毒中而傳遞給豬。這樣，病毒將感染任何呈遞抗原的血細胞，并且“蛋白質(zhì)合成機制開始發(fā)揮作用，因此您可以在受感染的細胞中從頭開始合成蛋白質(zhì)”，Mwangi解釋說。然后，蛋白質(zhì)被呈現(xiàn)在血細胞表面，并可以被免疫系統(tǒng)以觸發(fā)T細胞應(yīng)答以及抗體應(yīng)答的方式識別。對他來說，這種方法有效地模仿了減毒病毒誘導免疫的方式，“但更安全”。

然而，在他的研究中，兩種抗原混合物均未顯示出很大的成功：當用強毒形式的ASFV攻擊時，無論如何，許多接種疫苗的動物都死于該疾病。Dixon 研究小組使用類似方法進行的一項研究 -在DNA質(zhì)粒中編碼抗原，并使用痘苗病毒載體將其穿梭到豬中-顯示，盡管這可以稍微降低病毒基因組負荷，但并不能阻止病毒的有毒形式復制并引起疾病。對于Mwangi而言，這些結(jié)果表明研究人員尚未找到并靶向能夠誘導保護性免疫應(yīng)答的正確的病毒蛋白或正確的組合。

阿隆索(Alonso)的小組目前正在努力尋找針對ASFV的抗病毒蛋白 -基于天然或合成的化合物或現(xiàn)有藥物-她認為這將有助于揭示正確的靶向病毒蛋白。她補充說，此外，這些化合物可以作為補充劑包含在動物飼料中，以幫助增強針對ASFV的免疫力。

除了生物安全疫苗

對于美國和歐洲來說，開發(fā)疫苗并不像在中國大陸那樣優(yōu)先受到重視，那里的科學家們正在努力將其推向市場。幾名研究人員擔心，在將候選疫苗部署到那里之前，安全性擔憂無法得到充分解決。“他們承受著巨大的壓力，需要做一些事情，他們可能在開始接受足夠的測試以確保其安全性之前就開始使用疫苗，” Pfeiffer說。

大多數(shù)情況下，中國的豬散布在小型農(nóng)場中，每頭豬不到一百頭。這些病毒的生物安全性通常很有限-幾乎沒有控制機制或沒有控制機制來確保病毒不會通過卡車，進入農(nóng)場的人的衣服或動物飼料傳播，這種病毒會長期存在，最近研究已經(jīng)證實。堪薩斯州立大學的梅根·尼德韋德(Megan Niederwerder)表示：“ ASFV是在極端pH值和極端溫度下都是強壯或強大的病毒之一，因此它可以持續(xù)生存并在各種環(huán)境條件下保持其感染力。”

出于這種原因，疫苗可能只是中國ASF流行病的部分解決方案，菲佛說。他說：“要達到所需的疫苗接種覆蓋率才能消失，這是不現(xiàn)實的。”他說，疫苗工作必須與提高農(nóng)場周圍的生物安全性相伴，以使其有效，特別是如果ASFV在該地區(qū)已成為地方病并感染了野豬。