关键词:
猫泛白细胞减少症病毒
VP2基因
遗传进化
纳米抗体
噬菌体筛选技术
摘要:
猫泛白细胞减少症(Feline Panleukopenia,FPL)是由猫泛白细胞减少症病毒(Feline Panleukopenia Virus,FPV)引起的一种严重危害猫科动物健康的急性、高致病性传染病。主要感染处于免疫空窗期的6月龄以下幼猫,引起动物高热、呕吐、腹泻、血便和白细胞急剧下降等临床症状。FPV基因组有2个开放阅读框,分别负责编码非结构蛋白NS1和NS2,结构蛋白VP1、VP2和VP3。其中VP2蛋白是FPV的主要结构蛋白,占FPV结构蛋白90%以上,能够影响FPV的抗原性、致病性和宿主范围,并在病毒的感染和受体结合过程中发挥重要作用。近年来,随着我国宠物猫行业的发展,FPV的持续流行和变异引起了人们的广泛关注,我国FPL防控主要采取疫苗免疫为主的策略,但FPL在治疗方面,没有直接特效药。
纳米抗体(Nanobodies,Nbs)作为当下最有发展潜力的抗体制剂之一,已经在肿瘤、传染病、免疫类疾病等多领域中广受关注。纳米抗体相较于传统的单抗和多抗,具有相对分子质量小、稳定性高、特异性强、亲和力高、组织渗透性强和易于基因改造等优势。目前,纳米抗体在多种动物疫病病原中已有报道,但是在FPL方面尚未被开发。
本研究旨在对2019年~2023年华东地区猫泛白细胞减少症病毒进行分离鉴定,并对其生物学活性进行测定,分析VP2基因的遗传变异规律和分子特征,研究其对猫的致病性。利用噬菌体展示技术建立FPV VHH噬菌体文库,并对文库的库容量和多样性进行测定。并通过3轮特异性富集筛淘,筛选出FPV纳米抗体。
1.猫泛白细胞减少症病毒的分离鉴定及致病性分析
本研究采集了36份疑似FPL病料,并成功分离到31株FPV分离株,其中猫源28株,犬源3株。31株FPV分离株的病毒滴度和血凝滴度分别为104.33~106.33 TCID50/0.1 mL和log27.0~9.7。选取病毒滴度和血凝效价均较高的分离株FPV-169株进行攻毒试验。FPV-169株攻毒后,试验组动物从第3天开始出现眼鼻分泌物,高热,食欲减退等临床症状,第3天试验组动物出现急性发病死亡,直至第9天试验组动物全部死亡,致死率为100%。血常规检测结果表明,试验组动物在第2天白细胞数目有明显上升,随后的第4~8天显著低于空白对照组,呈下降趋势。对未耐过动物进行病理剖检,主要病灶集中于猫的小肠部位,有明显的水肿、充血、出血,伴有小肠肠壁水肿和肠道胀气等病理变化。以上结果表明,本研究共分离出了31株FPV分离株,其中FPV-169株具有较好的遗传稳定性较强的致病性。
2.猫泛白细胞减少症病毒的遗传进化分析
本研究采集了华东地区31份猫泛白细胞减少症病料,扩增VP2基因全长,进行序列分析。结果显示31株之间的同源性为98.9%~100%,与疫苗株(CU-4株)的同源性为99.02%~99.54%;系统发育分析显示31株FPV分离株均处于亚洲分支中,与亚洲FPV参考株的亲缘关系较近,而与欧美FPV参考株的亲缘关系较远;关键氨基酸位点分析显示有25株VP2蛋白的91位点存在由A到S的突变;VP2蛋白与转铁蛋白受体(Transferrin receptor,TfR)分子对接显示TfR/FPV-VP2-91S复合物形成过程中的氢键和盐桥作用明显多于TfR/FPV-VP2-91A复合物的形成过程,表明VP2蛋白第91位点突变为S后与TfR结合力增强;分子流行特征分析显示2017~2023年中国FPV VP2蛋白第91位点突变率逐年上升,除中国南部地区未出现91S突变株外,中国其他地区均存在91S突变株,且在我国华东地区最为明显,占比达71.95%,FPV VP2蛋白第91位点突变为S已经成为华东地区FPV流行毒株的重要分子特征。
3.猫泛白细胞减少症病毒纳米抗体文库的建立
用商品化妙三多疫苗免疫羊驼,待血清抗体效价达到峰值后,采集免疫后全血,分离外周血淋巴细胞,提取总RNA并反转录为c DNA,通过巢式PCR扩增出约400 bp的VHH片段,连接至p Comb3XSS载体,利用热激法转化至TG1感受态细胞,构建FPV VHH区文库,库容量达3×10~8 PFU/mL,阳性率达100%(94/94),经测序多样性丰富。利用噬菌体筛选技术,建立了FPV的纳米抗体噬菌粒文库,通过3轮富集筛淘,成功筛选到5条FPV纳米抗体序列,分别为FPV-1F10,FPV-1H8,FPV-1E11,FPV-1F4,FPV-1G4,在保守区的FR2区出现了亲水性氨基酸的替换,高变区CDR区的长度也不同,其中CDR3区最长,且5条纳米抗体序列的CDR3区均不同。
综上所述,本研究分离到31株FPV毒株,其中FPV-169株具有较好的遗传稳定性和较强的致病性。分离株位于亚洲地理分支中,FPV