应用HA、NA、M1和M2蛋白制备H5N1高致病性禽流感病毒样颗粒

目的:应用重组杆状病毒表达系统制备由HA、NA、M1和M2蛋白组成的H5N1高致病性禽流感病毒样颗粒,为研究H5N1高致病性禽流感疫苗奠定基础。方法:构建能共表达A/chicken/Jilin/2003(H5N1)禽流感病毒血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA)、A/PR/8/34(H1N1)流感病毒基质蛋白(M1)和离子通道蛋白(M2)的2个二元重组杆状病毒,共同感染HighFive细胞,同时表达HA、NA、M1和M2蛋白,使这4种蛋白在感染的细胞内自主组装成病毒样颗粒。经差速离心和蔗糖密度梯度超速离心收获病毒样颗粒,通过Western印迹鉴定病毒样颗粒的组成,透射电镜观察病毒样颗粒形态,血凝试验测定病毒样颗粒的活性。结果:HA、NA、M1、M2蛋白在昆虫细胞中共表达,并组装成病毒样颗粒;电镜观察到病毒样颗粒的形态与流感病毒一致,直径约80 nm;血凝试验显示该病毒样颗粒具有凝集鸡红细胞的活性。结论:应用该方法可以制备流感病毒样颗粒,为H5N1流感疫苗研究提供了可行方案。     

整合HA蛋白的HIV假病毒展示禽流感病毒感染宿主细胞机制

通过将高致病性禽流感病毒HA蛋白整合到HIV颗粒,包装成表达HA蛋白的假病毒粒子（命名为HIV/H5-HA）,并对所包装的假病毒的生物学功能进行了研究.通过RT PCR获得了H5N1亚型禽流感病毒完整的血凝素基因(HA)并克隆到真核表达载体pcDNA3.1(+)上,通过与假病毒构建体系的2种质粒pCMV△8.2和pHR′-CMVLacZ共转染293T细胞,包装成假病毒颗粒.利用LacZ染色和HA假病毒颗粒感染MDCK等6种细胞株并对标记基因LacZ进行检测.结果表明,HIV/H5-HA与天然的禽流感病毒相似,具有广泛的细胞嗜性; Western 印迹和FACS检测结果,和HA假病毒颗粒的电镜照片确认了HA基因在假病毒颗粒表面得到了表达;HIV/H5-HA能够凝集鸡红细胞,并且pH值依赖性测定表明,HA假病毒需要低pH值才能实现正确的入侵宿主细胞.本研究结果显示：禽流感病毒H5N1亚型的HA基因得到了有效的包装,并且所包装的假病毒颗粒能够表达具有高度生物活性的HA蛋白.同时,假病毒模型的建立为进一步研究禽流感病毒与宿主之间的免疫应答提供了一种新的途径.     

H7N9亚型禽流感假病毒的制备与验证

根据A/Anhui/1/2013(H7N9)病毒株HA和NA基因序列研究H7N9禽流感病毒的结构并制备相应的假病毒，并对此假病毒进行初步验证。将H7N9病毒株的HA和NA基因序列经公司优化合成后，经过接菌、提取质粒、假病毒构建等步骤来制备假病毒，并通过假病毒感染实验、透射电镜以及血清中和实验来验证假病毒制备是否成功。成功制备滴度均超过标准值104的A/Anhui/1/2013(H7N9)假病毒，在电镜下可观察到典型的流感病毒形态，并进一步使用本科室保存的29份血清样本（含4份H7N9阳性血清样本）、国家流感中心制备的四种不同亚型免疫组分（H1型、H3型、BV型和BY型）的抗血清以及商品化H7N9特异性抗体进行中和试验，结果显示4份阳性血清中和活性明显高于25份阴性血清，四种不同亚型抗血清的中和效率均低于40%，且商品化H7N9特异性抗体能够与其有效结合。本研究成功构建了H7N9假病毒并有效筛选出阳性血清，且具有良好的特异性，为流感大流行或疫苗免疫后人群血清学监测建立了科学有效的技术手段。     

重组人禽流感H7N9疫苗株在Vero细胞上的适应性和传代稳定性研究

本文主要研究重组人感染高致病性禽流感H7N9株作为主工作种子批在Vero细胞连续传代中的高产特性和传代稳定性,为疫苗开发提供前期研究。将重组获得的H7N9流感病毒Vero细胞适应株(A/Anhui/1/2013Va)按照病毒感染复数(MOI) 0. 01的病毒量接种于Vero细胞,并连续传15代。血凝试验检测每代病毒血凝效价,并绘制病毒在Vero细胞上的生长曲线;每代病毒用MDCK细胞检测病毒的感染性滴度;通过单向免疫扩散试验对重组病毒H7N9的第1及第16代进行型别鉴定;取第1、5及16代病毒,用鸡胚半数感染量及致死量检测病毒在传代过程中毒力变化;分别提取第1和16代H7N9流感病毒的RNA,反转录及克隆后测序,对比病毒在连续传代过程中血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA)基因的变化。试验结果表明:在连续传代过程中,病毒效价越来越趋于稳定,血凝效价稳定维持在384～448;病毒感染性滴度维持在7 Log10TCID50/mL左右;病毒在传代过程中毒力未发生显著变化; HA和NA在连续传代过程中并未出现因基因变异导致的编码氨基酸改变的状况。H7N9安徽株病毒在Vero细胞传代过程中不仅产量稳定,其毒力和基因也很稳定,可以将其作为H7N9流感疫苗候选株。     

禽流感病毒H5N1血凝素基因和神经氨酸酶基因在大肠杆菌中的表达

目的：克隆、表达和鉴定禽流感病毒H5N1血凝素基因（hemagglutinin,HA）和神经氨酸酶基因（neuramidinase,NA）序列,为制备抗体和基因工程疫苗打下基础。方法：在成功克隆禽流感病毒H5N1全长HA、NA基因并测序的基础上,将部分基因序列克隆到表达载体pET32a（＋）上,全基因序列克隆到表达载体pGEX4T-1上,构建了重组表达质粒pET32a（＋）/HA(49~1587bp)、pET32a（＋）/NA(121~1141bp)、pGEX4T-1/HA、pGEX4T-1/NA,转化大肠杆菌BL21/rosetta,IPTG诱导表达,利用Ni2＋亲和层析柱和GSTra P4B亲和层析柱对重组蛋白进行纯化,并用Western blotting和ELISA方法检测其抗原性。结果：重组蛋白在大肠杆菌中可以高效达,SDS PAGE显示其相对分子质量与预计大小一致,蛋白纯度占总蛋白的90％以上。ELISA和Western blotting实验证实,重组蛋白具有良好的抗原性。结论:成功克隆和表达了禽流感病毒H5N1 HA、NA基因序列,为禽流感病毒H5N1诊断试剂和疫苗的开发等进一步的研究奠定了基础。     

神经氨酸酶茎部区域对流感病毒生物学特性的影响

为研究A/Anhui/1/05(H5N1)及A/Ohio/07/2009(H1N1)两株病毒神经氨酸酶(NA)茎部(stalk)区域和半胱氨酸(Cysteine,C)对流感病毒生物学特性的影响。A/Anhui/1/05(H5N1)NA(命名为AH N1)的stalk区域相对A/Ohio/07/2009(H1N1)NA存在20个氨基酸的缺失(其中包括一个半胱氨酸),将A/Ohio/07/2009(H1N1)NA(命名为09N1)的stalk区域的20个氨基酸(命名为s20)缺失构建09N1-s20,相应部分插入至H5N1的NA中构建AH N1+s20。同时为了研究stalk区域半胱氨酸对NA功能的影响,构建了AH N1+C和09N1-C(stalk区域加/减一个半胱氨酸)。运用假病毒颗粒系统研究stalk区域和半胱氨酸对病毒学特性的影响。09N1-C与09H1配对(09H1::09N1-C),其感染力比野生型09H1::09N1增强了8倍;AH N1+C与AH H5配对(AH H5::AH N1+C),其感染力比野生型AH H5::AH N1大幅度降低。09N1-s20与09H1配对(09H1::09N1-s20),其感染力为野生型09H1::09N1的4倍;AH N1+s20与AH H5配对(AH H5::AH N1+s20),感染力为野生型AH H5::AH N1的1/7。09N1-C与AH H5搭配,其感染力是AH H5::09N1的6倍;AH N1+C与09H1搭配其感染力相当低。蛋白聚合研究显示2009H1N1野生病毒的NA蛋白聚合体特征为:二聚体四聚体单体;09N1-C蛋白聚合体特征为:单体为主;09N1-s20蛋白聚合体特征为:单体二聚体。09N1中删除半胱氨酸或敲除s20片段没有改变其蛋白的正常表达。AH N1聚合体特征以单体为主;AH N1+s20蛋白聚合特点为:二聚体单体四聚体;而AH N1+C聚合体特征为二聚体多于四聚体。研究显示:2009H1N1NA茎部区域氨基酸缺失半胱氨酸后,感染力增强;安徽H5N1的NA茎部区域添加半胱氨酸后感染力大幅降低,半胱氨酸的缺失对流感假病毒感染力增强起了重要作用。     

H5N1禽流感病毒HA基因在昆虫细胞中的表达及生物活性鉴定

经RT-PCR扩增了H5N1亚型禽流感病毒血凝素基因(HA)片断,限制性内切酶酶切后将其克隆到pFastBacHTA杆状病毒转座载体,经酶切鉴定及测序,筛选出阳性重组转座载体pFastBac-H5。将pFastBacH5转化含有杆状病毒穿梭载体（bacmid）的DH10Bac感受态细胞,通过蓝白斑筛选和PCR鉴定获得重组杆状病毒穿梭载体rBacmid-H5。rBacmid-H5在脂质体介导下转染sf9昆虫细胞,SDS－PAGE蛋白电泳、Western blot、血凝试验和血凝抑制试验分析表明：分子量约63Kd重组血凝素蛋白（rH5）在sf9昆虫细胞中实现了高效表达。rH5具有血凝活性,而且其血凝活性能够被H5N1禽流感病毒高免血清所抑制;rH5免疫鸡诱导产生针对H5N1禽流感病毒亚型特异的血凝抑制抗体,说明表达的重组蛋白具有与天然蛋白相似的生物活性。     

整合禽流感病毒血凝素糖蛋白的假型鼠白血病病毒

本研究通过一个瞬时转染系统将H5N1亚型鹅源禽流感病毒囊膜表面的血凝素(HA)糖蛋白整合到鼠白血病病毒(MuLV)颗粒表面并进行了感染性测定.将包含HA基因的真核表达质粒pcDNA-HA与MuLV假病毒构建体系的两种质粒pHIT60(包括MuLV的结构蛋白基因,即gag和pol)和pHIT111(为MuLV的基因组,还包括一个报告基因LacZ)瞬时共转染转化了SV40大T抗原的人胚肾细胞293T,48小时后收集假病毒上清进行了一系列鉴定.将假病毒上清超速离心后用抗H5亚型禽流感病毒的多抗通过Western-blot证实HA 蛋白能够在此假病毒颗粒表面表达,表明HA能够整合到此病毒粒子表面.通过感染293T、COS-7和NIH3T3三种不同的靶细胞,均能检测到LacZ基因的表达,证实所构建的假病毒粒子具有感染性.本研究成功构建了具有感染性的MuLV-HA假病毒,为研究鹅源禽流感病毒侵入细胞的机理及其组织嗜性的变异提供一种新方法.     

整合禽流感病毒血凝素糖蛋白的假型鼠白血病病毒

本研究通过一个瞬时转染系统将H5N1亚型鹅源禽流感病毒囊膜表面的血凝素(HA)糖蛋白整合到鼠白血病病毒(MuLV)颗粒表面并进行了感染性测定。将包含HA基因的真核表达质粒pcDNA-HA与MuLV假病毒构建体系的两种质粒pHIT60(包括MuLV的结构蛋白基因,即gag和pol)和pHIT111(为MuLV的基因组,还包括一个报告基因LacZ)瞬时共转染转化了SV40大T抗原的人胚肾细胞293T,48小时后收集假病毒上清进行了一系列鉴定。将假病毒上清超速离心后用抗H5亚型禽流感病毒的多抗通过Western-blot证实HA 蛋白能够在此假病毒颗粒表面表达,表明HA能够整合到此病毒粒子表面。通过感染293T、COS 7和NIH3T3 三种不同的靶细胞,均能检测到LacZ基因的表达,证实所构建的假病毒粒子具有感染性。本研究成功构建了具有感染性的MuLV-HA假病毒,为研究鹅源禽流感病毒侵入细胞的机理及其组织嗜性的变异提供一种新方法。     

猪流感病毒H1N1血凝素基因和神经氨酸酶基因在大肠杆菌中的表达

克隆、表达和鉴定猪流感病毒H1N1 HA,NA基因序列,为制备抗体和基因工程疫苗打下基础。在成功克隆猪流感病毒H1N1全长HA、NA基因并测序的基础上,将部分基因序列克隆到表达载体pET32a(+)上,全基因序列克隆到表达载体pGEX4T-1上,构建了重组表达质粒pET32a(+)/HA(截短),pET32a(+)/NA(截短),pGEX4T-1/NA,转化大肠杆菌BL21/Rosetta,IPTG诱导表达,利用Ni2+亲和层析柱和GSTrap 4B亲和层析柱对重组蛋白进行纯化,并用Western Blotting和ELISA方法检测其抗原性。结果显示,重组蛋白在大肠杆菌中可以高效表达,SDS-PAGE显示其相对分子质量与预计大小一致。ELISA和Western blotting试验证实,重组蛋白具有良好的抗原性。本研究成功克隆和表达了猪流感病毒H1N1 HA、NA基因序列,为猪流感病毒H1N1诊断试剂和疫苗的开发等进一步的研究奠定了基础。     

一株鹅源H5N2亚型高致病性禽流感病毒的分离鉴定及生物学特性分析

分离到一株鹅源 H5N2亚型高致病性禽流感病毒,SPF鸡静脉接种致病指数为2.99,但鸭子对该病毒不敏感．病毒感染小鼠后不致病,但能够在肺内有效复制,表明其具有感染哺乳动物的潜在风险．血凝素(hemagglutinin, HA)蛋白裂解位点上插入有多个连续的碱性氨基酸(-RRRKKR-),从分子上证实这是一株高致病性禽流感病毒．核酸序列比较分析表明,分离的流感病毒HA基因与A/chicken/Hubei/489/2004 (H5N1)同源率达到99.4%,神经氨酸酶(neuraminidase, NA)基因与A/chicken/Jilin/53/01(H9N2)同源率达到99.8%;氨基酸水平上,HA与2004年分离到的A/chicken/Hubei/489/2004(H5N1)、A/swan/Guangxi/307/2004(H5N1)、A/wildduck/Guangdong/314/　2004(H5N1)和A/chicken/Henan/210/2004(H5N1)同源率均为99.3%,NA 与A/chicken/Jilin/53/01(H9N2)同源率为99.6%．进化树分析结果表明,该流感病毒分离株可能是由H5N1和H9N2两个亚型病毒重排而来．     

Development of a safe and convenient neutralization assay for rapid screening of influenza HA-specific neutralizing monoclonal antibodies

The worldwide outbreak of the swine-origin 2009 H1N1 influenza A virus (IAV) and an increasing number of influenza cases caused by a highly pathogenic avian influenza (HPAI) H5N1 have accelerated the need to develop vaccines and antiviral agents against IAVs. Among various antivirals, neutralizing monoclonal antibodies (mAbs) are considered important passive therapeutics having an immediate effect against viral pathogens. Here we report a pseudovirus neutralization assay for rapid screening of neutralizing mAbs targeting hemagglutinin (HA) of H5N1 and H1N1 IAV. In this study, we generated six pseudoviruses with an HIV-1 backbone, respectively, expressing HA of four clades of H5N1 IAV and the 2009 epidemic H1N1 IAV. The resulting pseudoviruses were able to infect a variety of human and non-human cells, with 293T cells from human kidney as the most susceptible target cells. Using the established pseudovirus neutralization assay, we showed that three of ten selected mAbs specific to HA could potently neutralize infection of a pseudovirus bearing HA from the homologous IAV A/VietNam/1194/2004(H5N1) strain. This was highly consistent with the result of a microneutralization assay testing the same strain of a live IAV. Since the pseudovirus neutralization assay does not involve an infectious virus and can be performed without the requirement of a biosafety-3 laboratory, it may be applied for safe and rapid screening of neutralizing mAbs and antiviral agents targeting HA of IAVs.     

一株H5N1亚型禽流感病毒的分离与鉴定

2004年1月湖北宜昌某鸡场暴发疫病,从该鸡场濒死鸡肺组织中分离到了一株病毒,电镜切片观察到典型的禽流感病毒粒子;采用ELISA检测禽流感抗原为阳性;RT-PCR扩增HA、NA基因并测序,经BLAST分析,HA基因与A／Goose／Guangdong／1／96(H5N1)HA基因同源性为97％;NA基因与A／Goose／Guangdong／1／96(H5N1)NA基因同源性为96％,确定该分离株为禽流感病毒H5N1亚型(A／Chicken／Yichang／Lung-1／04(H5N1))。     

Neuraminidase and Hemagglutinin Matching Patterns of a Highly Pathogenic Avian and Two Pandemic H1N1 Influenza A Viruses

Background

Influenza A virus displays strong reassortment characteristics, which enable it to achieve adaptation in human infection. Surveying the reassortment and virulence of novel viruses is important in the prevention and control of an influenza pandemic. Meanwhile, studying the mechanism of reassortment may accelerate the development of anti-influenza strategies.

Methodology/Principal Findings

The hemagglutinin (HA) and neuraminidase (NA) matching patterns of two pandemic H1N1 viruses (the 1918 and current 2009 strains) and a highly pathogenic avian influenza A virus (H5N1) were studied using a pseudotyped particle (pp) system. Our data showed that four of the six chimeric HA/NA combinations could produce infectious pps, and that some of the chimeric pps had greater infectivity than did their ancestors, raising the possibility of reassortment among these viruses. The NA of H5N1 (A/Anhui/1/2005) could hardly reassort with the HAs of the two H1N1 viruses. Many biological characteristics of HA and NA, including infectivity, hemagglutinating ability, and NA activity, are dependent on their matching pattern.

Conclusions/Significance

Our data suggest the existence of an interaction between HA and NA, and the HA NA matching pattern is critical for valid viral reassortment.     

禽流感病毒H9N2血凝素基因和神经氨酸酶因在大肠杆菌中的表达

克隆、表达和鉴定禽流感病毒H9N2 HA,NA基因序列,为制备抗体和基因工程疫苗打下基础。在成功克隆禽流感病毒H9N2全长HA、NA基因并测序的基础上,将部分基因序列克隆到表达载体pET32a(+)上,全基因序列克隆到表达载体pGEX4T-1上,构建了重组表达质粒pET32a(+)/HA(截短)、pET32a(+)/NA(截短)、pGEX4T-1/HA、pGEX4T-1/NA,转化大肠杆菌BL21/rosetta,IPTG诱导表达,利用Ni2+亲和层析柱和GSTrap4B亲和层析柱对重组蛋白进行纯化,并用Western Blotting和ELISA方法检测其抗原性。结果重组蛋白在大肠杆菌中可以高效表达,SDS-PAGE显示其相对分子质量与预计大小一致。ELISA和Western Blotting实验证实,重组蛋白具有良好的抗原性。本研究成功克隆和表达了禽流感病毒H9N2 HA、NA基因序列。为禽流感病毒H9N2诊断试剂和疫苗的开发等进一步的研究奠定了基础。     

Hemagglutinin and neuraminidase matching patterns of two influenza A virus strains related to the 1918 and 2009 global pandemics

The current pandemic influenza A (H1N1) virus has revealed a complicated reassortment of various influenza A viruses. The biological study of these viruses, especially of the viral envelope proteins hemagglutinin (HA) and neuraminidase (NA), is urgently needed for the control and prevention of H1N1 viruses. We have generated H1N1-2009 and H1N1-1918 pseudotyped particles (pp) with high infectivity. Combinations of HA1918 + NA2009 and HA2009 + NA1918 also formed infectious H1N1pps, among which the HA2009 + NA1918 combination resulted in the most highly infectious pp. Our study demonstrated that some reassortments of H1N1 viruses may hold the potential to produce higher infectivity than do their ancestors.     

DC-SIGN mediates avian H5N1 influenza virus infection in cis and in trans

DC-SIGN, a C-type lectin receptor expressed in dendritic cells (DCs), has been identified as a receptor for human immunodeficiency virus type 1, hepatitis C virus, Ebola virus, cytomegalovirus, dengue virus, and the SARS coronavirus. We used H5N1 pseudotyped and reverse-genetics (RG) virus particles to study their ability to bind with DC-SIGN. Electronic microscopy and functional assay results indicate that pseudotyped viruses containing both HA and NA proteins express hemagglutination and are capable of infecting cells expressing α-2,3-linked sialic acid receptors. Results from a capture assay show that DC-SIGN-expressing cells (including B-THP-1/DC-SIGN and T-THP-1/DC-SIGN) and peripheral blood dendritic cells are capable of transferring H5N1 pseudotyped and RG virus particles to target cells; this action can be blocked by anti-DC-SIGN monoclonal antibodies. In summary, (a) DC-SIGN acts as a capture or attachment molecule for avian H5N1 virus, and (b) DC-SIGN mediates infections in cis and in trans.