H1N1亚型猪流感病毒的拯救

利用8质粒拯救系统成功拯救出了猪流感病毒毒株A/Swine/TianJin/01/2004(H1N1)(A/S/TJ/04)。将猪流感病毒8个基因节段经RT-PCR合成cDNA后, 分别克隆到RNA聚合酶I/II双向表达载体PHW2000中, 构建成8个重组质粒。用8个重组质粒共转染COS-1细胞, 30 h后加入TPCK-胰酶至终浓度0.5 mg/mL。共转染48小时后收获COS-1细胞及其上清, 经尿囊腔接种9日龄SPF鸡胚。收获死亡鸡胚尿囊液并继续用SPF鸡胚传3代, 得到有感染性的病毒。经血凝、血凝抑制验、测序分析、电镜观察等均证实了A/S/TJ/04猪流感病毒的成功拯救。这是目前国内首次报道拯救出H1N1亚型猪流感病毒, 为进一步研究猪流感病毒基因组结构与功能的关系、流感跨种传播的机制以及构建新型猪流感疫苗株奠定了基础。     

H1N1亚型猪流感病毒的拯救

利用8质粒拯救系统成功拯救出了猪流感病毒毒株A/Swine/TianJin/01/2004(H1N1)(A/S/TJ/04)。将猪流感病毒8个基因节段经RT-PCR合成cDNA后, 分别克隆到RNA聚合酶I/II双向表达载体PHW2000中, 构建成8个重组质粒。用8个重组质粒共转染COS-1细胞, 30 h后加入TPCK-胰酶至终浓度0.5 mg/mL。共转染48小时后收获COS-1细胞及其上清, 经尿囊腔接种9日龄SPF鸡胚。收获死亡鸡胚尿囊液并继续用SPF鸡胚传3代, 得到有感染性的病毒。经血凝、血凝抑制验、测序分析、电镜观察等均证实了A/S/TJ/04猪流感病毒的成功拯救。这是目前国内首次报道拯救出H1N1亚型猪流感病毒, 为进一步研究猪流感病毒基因组结构与功能的关系、流感跨种传播的机制以及构建新型猪流感疫苗株奠定了基础。     

H5N1亚型禽流感病毒NS第263～277位核苷酸缺失提高病毒对鸡的致病力

为研究2000年以来绝大多数H5N1亚型禽流感病毒分离株在非结构基因的第263~277位发生15个碱基缺失现象的生物学意义,构建H5N1 A/D/SD/04株HA、NA、NS的全基因表达/转录载体,以及NS的删除突变载体(m248),A/D/YZ/04株的NS基因表达/转录载体(848)和其补加15个核苷酸的NS突变载体(m848)。构建的载体分别与编码WSN(H1N1)内部基因载体进行组合转染,拯救获得4个具不同NS的重组的H5N1亚型流感病毒:RWSN-848和RWSN-m248在263~277位缺失15个碱基,RWSN-m848和RWSN-248则在相同位置不发生缺失。4个重组病毒的平均鸡胚繁殖效价(HA)、鸡胚的平均死亡时间(MDT)和鸡胚半数感染量(EID50)均无显著差异;但RWSN-848和RWSN-m248对6周龄SPF鸡的致病力明显高于RWSN-m848和RWSN-248。结果说明H5N1的NS基因在263~277位核苷酸发生缺失后,不影响重组H5N1在鸡胚中的繁殖性能,但提高了病毒对鸡的致病力。     

H5N1亚型禽流感病毒NS第263—277位核苷酸缺失提高病毒对鸡的致病力

为研究2000年以来绝大多数H5N1亚型禽流感病毒分离株在非结构基因的第263—277位发生15个碱基缺失现象的生物学意义,构建H5N1A／D／SD／04株HA、NA、NS的全基因表达／转录载体,以及NS的删除突变载体（m248）,A/D/YZ/04株的NS基因表达／转录载体（848）和其补加15个核苷酸的NS突变载体（m848）。构建的载体分别与编码WSN（H1N1）内部基因载体进行组合转染,拯救获得4个具不同NS的重组的H5N1亚型流感病毒：RWSN-848和RWSN—m248在263-277位缺失15个碱基。RWSN-m848和RWSN-248则在相同位置不发生缺失。4个重组病毒的平均鸡胚繁殖效价（HA）、鸡胚的平均死亡时间（MDT）和鸡胚半数感染量（EID50）均无显著差异;但RWSN-848和RWSN-m248对6周龄SPF鸡的致病力明显高于RWSN—m848和RWSN-248。结果说明H5N1的NS基因在263～277位核苷酸发生缺失后,不影响重组H5N1在鸡胚中的繁殖性能,但提高了病毒对鸡的致病力。     

H3N2亚型猪流感病毒的拯救及HA与NA基因的替换

摘要：【目的】为研究流感病毒突破种间屏障分子机制,筛选流感基因工程疫苗株。【方法】本实验以猪流感病毒A/Swine/Henan/S4/01(H3N2)为亲本株,利用反向遗传学操作技术,采用RT-PCR技术对该病毒的8个基因片段分段进行扩增,通过与双向转录载体pHW2000连接, 重组质粒转染293T和MDCK共培养细胞,拯救出全部基因均来自于亲本株的猪流感病毒rgH3N2,并分别以人流感病毒A/ PR/8/34(H1N1)、禽流感病毒A/Duck/Nanchang /4-165/2000 (H4N6 )、马流感病毒A/Equine/Fuyun/2008/(H3N8)的HA和NA基因替换A/Swine/Henan/S4/01的相应基因,【结果】生物学实验结果表明rgH3N2在鸡胚半数感染量、组织培养半数感染量、稳定性试验等方面都与亲本株保持一致。rgH3N2经鸡胚多次传代后血凝价最高可达到1:256,接种MDCK细胞60 h后,血凝价可以达到1:64。基因替换后成功拯救出的重组病毒rgH1N1、rgH4N6和rgH3N8在鸡胚和细胞上均具有较高的增殖能力。【结论】病毒的成功拯救为流感病毒突破种间屏障分子机制,HA、NA基因在流感病毒跨种属传播中所扮演角色的研究和流感基因工程疫苗株的筛选奠定了基础。     

2006～2007年流行流感病毒减毒疫苗株的构建

选择冷适应、温度敏感、减毒的A/Ann Arbor/6/60(H2N2)流感病毒株作为骨架病毒,对其6个内部基因片段进行了全基因合成,同时人工引入5个氨基酸突变(PB1-391E,581G,661T,PB2-265S,NP-34G).HA和NA来源于2006-2007当年流行株A/New Caledonia/20/99(H1N1).8个基因片段通过与改造后的转录载体pAD3000连接,构建8个基因的拯救载体,经测序获得序列准确的拯救质粒:pMDV-A-PB2、pMDV-A-PB1、pMDV-A-PA、pMDV-A-NP、pMDV-A-M、pMDV-A-NS、pMDV-A-HA、pMDV-A-NA.6质粒与当年流行株的表面基因HA和NA进行"6 2"组合的病毒拯救,8个重组质粒共转染COS-1细胞,成功拯救出了具有血凝性的冷适应减毒的重组A型人流感病毒.鸡胚尿囊液中重组病毒的血凝效价为l:279-1:210.构建的A/AA/6/60 6个内部基因的病毒骨架拯救系统,为深入研究冷适应减毒人流感病毒的基因功能和新型疫苗研发奠定了基础.     

禽流感病毒NS第263~277位核苷酸缺失降低其抗干扰素能力*

2000年以来,多数H5N1亚型禽流感病毒在NS基因的263~277位发生15个碱基的缺失。为了研究此缺失在流感病毒进化中的生物学意义,构建H5N1亚型流感病毒A/SD/04株的HA、NA、NS的全基因表达载体,以及NS基因263~277位删除的突变载体。通过反向遗传学技术,与编码WSN的其他内部基因(PB2,PB1,PA,NP和M)的表达载体进行组合转染,获得在NS基因的263~277位缺失和不缺失的2个重组H5N1亚型流感病毒(RWSN-m248和RWSN-248)。此两个重组病毒在无干扰素产生的Ve     

禽流感病毒NS第263～277位核苷酸缺失降低其抗干扰素能力

2000年以来,多数H5N1亚型禽流感病毒在NS基因的263～277位发牛15个碱基的缺失。为了研究此缺失在流感病毒进化中的生物学意义,构建H5N1亚型流感病毒A／SD／04株的HA、NA、NS的全基因表达载体,以及NS基因263～277位删除的突变载体。通过反向遗传学技术,与编码WSN的其他内部基因（PB2,PB1,PA,NP和M）的表达载体进行组合转染,获得在NS基因的263～277位缺失和不缺失的2个重组H5N1亚型流感病毒（RWSN—m248和RWSN-248）。此两个重组病毒在无干扰素产生的Vero细胞上的繁殖滴度相似,在能产生干扰素的细胞MDCK和COS-1细胞上的繁殖滴度有明显差异。两个重组病毒在鸡胚中的繁殖滴,IVPI,MDT和EID50均无显著差异。说明NS基因的263～277位核苷酸的缺失不影响病毒的整体毒力,但降低了H5N1的抗干扰素能力。     

用8质粒病毒拯救系统产生H9N2/WSN重组A型流行性感冒病毒

把禽流行性感冒(流感)病毒A／Chicken／Shanghai／F／98(H9N2)的血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA)基因cDNA克隆至polⅠ-pol Ⅱ双向转录和表达载体pHW2000,用这两种质粒与8质粒病毒拯救系统中流感病毒A／WSN／33(H1N1)6个内部基因cDNA的质粒组合(6 2重排),共转染COS-1细胞,产生了能在鸡胚中高滴度增殖的H9N2／、WSN重组病毒。用A／WSN／33的8个基因cDNA质粒作对照,也产生了转染子病毒。经过EID50测定和MDCK感染实验,新基因型H9N2／WSN病毒感染鸡胚的能力强(EID50为10^-11／0．2m1),而且对鸡胚的毒力弱,在不加胰酶的情况下不使MDCK细胞产牛病变。经电镜观察,两个转染子病毒的形态与野生型流感病毒相似。反向遗传操作技术的建立,为对禽流感病毒基因功能和疫苗构建等方面的研究提供了新的手段。     

表达绿色荧光蛋白的重组鸡传染性支气管炎病毒的构建

为探讨鸡传染性支气管炎病毒(IBV)作为载体表达外源基因的可行性,本研究根据IBV H120疫苗株的全基因组序列设计引物,采用RT-PCR方法分10个片段对其基因组进行扩增,并克隆至pMD19-T载体中;同时构建IBV基因组5a基因编码区被增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因替换的重组质粒。采用体外拼接策略,将BsaI酶切处理的10个基因片段顺序连接,构建5a基因编码区被EGFP基因替换的基因组全长cDNA,其5’端具有完整的T7 RNA聚合酶启动子核心序列,3’端具有polyA尾巴结构。然后通过T7 RNA聚合酶体外转录系统合成病毒基因组RNA,脂质体转染BHK-21细胞进行病毒拯救。结果表明成功的从基因组全长cDNA拯救出重组病毒H120-5a/EGFP株,其在鸡胚中能有效的复制和传代,并表达绿色荧光蛋白;5a基因的缺失并不影响病毒对鸡胚的致病性。本研究为进一步开展IBV的分子致病机理、载体疫苗等研究奠定了基础。     

Generation of High-yield Vaccine Strain Wholly Derived from Avian Influenza Viruses by Reverse Genetics

Highly pathogenic avian influenza A (HPAI) viruses of the H5N1 subtypes caused enormous economical loss to poultry farms in China and Southeastern Asian countries. The vaccination program is a reliable strategy in controlling the prevalence of these disastrous diseases. The six internal genes of the high-yield influenza virus A/Goose/Dalian/3/01 (H9N2), the haemagglutinin (HA) gene of A/Goose/HLJ/QFY/04 (H5N1) strain, and the neuraminidase gene from A/Duck/Germany/1215/73 (H2N3) reference strain were amplified by RT-PCR technique. The HA gene was modified by the deletion of four basic amino acids of the connecting peptide between HA1 and HA2. Eight gene expressing plasmids were constructed, and the recombinant virus rH5N3 were generated by cell transfection. The infection of chicken embryos and the challenge tests involving chickens demonstrated that the recombinant H5N3 (rH5N3) influenza virus is avirulent. The allantoic fluids of rH5N3-infected eggs contain high-titer influenza viruses with haemagglutination unit of 1:2 048, which are eight times those of the parental H5N1 virus. The rH5N3 oil-emulsified vaccine could induce haemagglutination inhibition (HI) antibodies in chickens in 2 weeks post-vaccination, and the maximum geometric mean HI-titers were observed 4–5 weeks post-vaccination and were kept under observation for 18 weeks. The rH5N3-vaccinated chickens were fully protected against morbidity and mortality of the lethal challenge of the H5N1 HPAI viruses, A/Goose/Guangdong/1/96 and A/Goose/HLJ/QFY/04, which had 8 years expansion and differences among multiple amino acids in HA protein. The N3 neuraminidase protein marker makes it possible to distinguish between H5N1-infected and H5N3-vaccinated animals.     

利用反向遗传学技术构建H5亚型禽流感高产疫苗株

采用RT-PCR技术分别扩增了鹅源高产禽流感病毒的6条内部基因片段,近期分离的H5N1亚型禽流感病毒的血凝素基因以及N3亚型参考毒株的神经氨酸酶基因,分别构建了8个基因的转录与表达载体,利用反向遗传学技术拯救出了全部基因都源于禽源的重组流感病毒疫苗株rH5N3。通过对血凝素蛋白HA1和HA2连接肽处的5个碱性氨基酸(R-R-R-K-K)基因缺失与修饰,从而消除了病毒基因的毒力相关序列,拯救的rH5N3疫苗株对鸡和鸡胚均无致病性,病毒在鸡胚尿囊液和细胞培养上清的HA效价得到极大提高,分别为12048和1512。制备的禽流感疫苗免疫动物后4~5周即可诱导产生高效价的HI抗体,鸡免疫后18周依然保持高水平的HI抗体。重组疫苗不论是对于国内早期分离的禽流感病毒A/Goose/Guangdong/1/96还是近期分离的A/Goose/HLJ/QFY/04都能够产生完全的免疫保护作用,免疫鸡攻毒后不发病、不排毒、不死亡。带有N3鉴别诊断标记禽流感疫苗株的研制为H5N1高致病性禽流感的防治提供了新的技术保障。     

H5N1亚型禽流感病毒A/duck/Shandong/093/2004株的全基因克隆及序列分析

应用流感病毒通用引物［4］和H5N1亚型禽流感（Avian influenza virus, AIV）的型特异性引物,成功的扩增出H5N1亚型禽流感病毒A/duck/Shandong/093/2004株（简称A/D/SD/04）的全基因序列（包括5′和3′端的非编码区序列）。A/D/SD/04的基因组核苷酸全序列与18株网上公布的禽流感基因序列进行比较和分析,结果与4株鸭源H5N1的5～7个基因具99%以上的同源性;与14株H5N1有至少一个以上内部基因同源性在95%以上。与H9亚型AIV代表株A/Quail/Hongkong/G1/97（简称G1株）和A/Chicken/Beijing/1/94（简称BJ94）比较,除了非结构基因（Nonstructural gene, NS）与G1株的同源性为95.3%外,其余基因均在36.6%～92.1%之间。说明A/D/SD/04没有H9N2基因的直接整合,是H5N1毒株在自然界的重组株。推导的HA氨基酸序列分析,A/D/SD/04 的血凝素（Heamgglutinin,HA）裂解位点与比较的16株AIV的序列一致,是高致病性禽流感的分子特征（PQRERRRKKR/G）,第226位氨基酸是对禽类和哺乳细胞均具有亲嗜性的蛋氨酸（Met）。神经氨酸酶（Neuraminidase, NA）在第48位氨基酸（颈部）后有20个氨基酸的缺失,但非结构蛋白（NS）没有在79～84氨基酸发生缺失。碱性聚合酶2（PB2）的627位氨基酸是亲禽类细胞的谷氨酸（Glu, E）。结合生物学特性和分子特征,A/D/SD/04对小鼠的致病力是由多种因素决定,其可能是一株对鸡高度致病,并逐渐获得对哺乳动物致病能力的中间重组病毒。     

不同亚型流感病毒NS1蛋白的细胞定位差异分析

NS1蛋白是流感病毒编码的一种小分子多功能蛋白,可在病毒的复制过程中抑制宿主细胞的抗病毒免疫应答。为研究不同亚型流感病毒的NS1蛋白在细胞内的定位差异,分别用H1N1亚型WSN、PR8和CA04毒株,H9N2亚型SD毒株及H7N9亚型AH01毒株感染A549、MDCK细胞系以及构建的可表达不同亚型流感病毒NS1蛋白的p CMV-Myc-NS1质粒转染293T细胞,用激光共聚焦显微镜观察发现不同亚型流感病毒在不同细胞系和时间点的定位差异,感染后24 h时WSN和PR8毒株的NS1主要定位于细胞质中,而CA04和SD毒株主要定位于细胞核内。另外,观察过表达的WSN、SD和AH01毒株NS1的细胞定位,转染后24 h时WSN毒株NS1定位于细胞质中,而SD和AH01毒株主要定位于细胞核中。经氨基酸序列比对,对WSN毒株NS1蛋白进行关键氨基酸点突变,结果显示单一位点的改变未导致NS1蛋白细胞定位的改变,其细胞定位的差异不是由单一位点决定的。综上所述,分析不同亚型中的NS1的定位差异,这对进一步了解NS1蛋白同宿主细胞不同区域的蛋白的相互作用、流感病毒的调节机制以及病毒感染细胞中天然免疫反应具有一定的指导意义。     

Molecular Signature of High Yield (Growth) Influenza A Virus Reassortants Prepared as Candidate Vaccine Seeds

Background

Human influenza virus isolates generally grow poorly in embryonated chicken eggs. Hence, gene reassortment of influenza A wild type (wt) viruses is performed with a highly egg adapted donor virus, A/Puerto Rico/8/1934 (PR8), to provide the high yield reassortant (HYR) viral ‘seeds’ for vaccine production. HYR must contain the hemagglutinin (HA) and neuraminidase (NA) genes of wt virus and one to six ‘internal’ genes from PR8. Most studies of influenza wt and HYRs have focused on the HA gene. The main objective of this study is the identification of the molecular signature in all eight gene segments of influenza A HYR candidate vaccine seeds associated with high growth in ovo.

Methodology

The genomes of 14 wt parental viruses, 23 HYRs (5 H1N1; 2, 1976 H1N1-SOIV; 2, 2009 H1N1pdm; 2 H2N2 and 12 H3N2) and PR8 were sequenced using the high-throughput sequencing pipeline with big dye terminator chemistry.

Results

Silent and coding mutations were found in all internal genes derived from PR8 with the exception of the M gene. The M gene derived from PR8 was invariant in all 23 HYRs underlining the critical role of PR8 M in high yield phenotype. None of the wt virus derived internal genes had any silent change(s) except the PB1 gene in X-157. The highest number of recurrent silent and coding mutations was found in NS. With respect to the surface antigens, the majority of HYRs had coding mutations in HA; only 2 HYRs had coding mutations in NA.

Significance

In the era of application of reverse genetics to alter influenza A virus genomes, the mutations identified in the HYR gene segments associated with high growth in ovo may be of great practical benefit to modify PR8 and/or wt virus gene sequences for improved growth of vaccine ‘seed’ viruses.