口蹄疫病毒O型病毒株“從牛適應(yīng)豬”宿主嗜性變異的分子基礎(chǔ)

口蹄疫病毒(Foot-and-mouth disease virus，F(xiàn)MDV)屬于 RNA 病毒，群體大、復(fù)制錯誤率高、增殖周期短，致其抗原性、致病性以及宿主嗜性等特征變異嚴(yán)重，尤其是從牛羊逐漸適應(yīng)豬的宿主嗜性變異，加重了其對養(yǎng)豬業(yè)的危害。除了眾所周知的O 型Cathay 譜系病毒株已經(jīng)變異成豬的適應(yīng)病毒株外(在臨床上僅感染豬，被稱為豬適應(yīng)毒)，隨著FMDV 流行和進(jìn)化，還出現(xiàn)了 O 型泛亞(PanAsia)和緬甸98 (Mya98)病毒株從牛羊適應(yīng)到豬的問題，形成新的豬適應(yīng)毒，其背后的分子基礎(chǔ)仍不清楚。

近期由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州獸研究所鄭海學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表于 《 Journal of Virology》的一項(xiàng)研究首次揭示了 FMDV 5'UTR 的 PKs (Pseudoknots，PKs)區(qū)是宿主嗜性和毒力的決定區(qū)，其缺失是從牛適應(yīng)豬的決定因素。該研究首先對FMDV 流行株全基因組測定和比較分析，(1)所有 Cathay 株(豬適應(yīng)毒)，除了3A 的aa93～aa102 位置的氨基酸缺失外，同時，5'UTR 的 PKs 區(qū) 469～512 位置缺失 43 個核苷酸；(2)在 O/Mya98 和 O/PanAsia 的豬源分離株中，PKs區(qū)在 406～491 位置缺失 86 個核苷酸，而 3A 蛋白完整、無缺失，而在牛源分離株中沒有發(fā)生缺失現(xiàn)象。該研究選取分離的PKs 區(qū)缺失的豬源病毒株(O/GD/CHA/2015)和 PKs 區(qū)未缺失的牛源病毒株(O/CHA/7/2011)，這兩種病毒株均屬于 PanAsia 譜系。本研究用相同劑量(107TCID50/ 頭)病毒開展攻毒比較試驗(yàn)，結(jié)果表明，O/GD/CHA/2015 株對豬引起典型的臨床發(fā)病(5/5)，對牛無臨床致病性(0/5 發(fā)病)，而O/CHA/7/2011 對豬和牛均表現(xiàn)典型的臨床癥狀(均 5/5 發(fā)病)。提高攻毒劑量(108TCID50/ 頭)開展攻毒比較試驗(yàn)，其結(jié)果與上述一致，O/GD/CHA/2015 株仍對牛臨床致病性(0/5 發(fā)病)，也沒有形成病毒血癥。

為了證實(shí)PKs 區(qū)缺失是導(dǎo)致病毒對牛和豬的致病性差異的決定因素，該研究進(jìn)一步利用PKs 區(qū)完整的O/GD/CHA/2015 株為模板，拯救了PKs 區(qū)完整(rO-WT)和 PKs 區(qū)缺失 86 個核苷酸病毒株(rODPKs86)，在細(xì)胞水平和動物水平分別檢測了PK 區(qū)缺失的遺傳穩(wěn)定性，并開展了rO-WT 和rO-DPKs86對豬和牛致病性的比較實(shí)驗(yàn)，結(jié)果與上述攻毒試驗(yàn)結(jié)果一致，rO-DPKs86 仍對牛無臨床致病性(0/5 發(fā)病)，也沒有形成病毒血癥。表明 PKs 區(qū) 86 個核苷酸缺失是導(dǎo)致FMDV 宿主嗜性變異的決定因素。同時，分析Cathay 拓?fù)湫筒《局觑@示所有Cathay 病毒株的PKs 區(qū)均存在43 個核苷酸缺失，通過重組病毒比較試驗(yàn)，證實(shí)了PKs 區(qū) 43 個核苷酸的缺失是除3A 蛋白10 個氨基酸缺失之外的Cathay 株感染豬嗜性的一個新的決定因素。

隨著我國口蹄疫疫苗效力的提升，以免疫為主的綜合防控策略得以有效實(shí)施，使得我國口蹄疫疫防控效果顯著，實(shí)現(xiàn)了Asia1 型免疫無疫；A 型趨于控制、疫情逐年減少，有望實(shí)現(xiàn)免疫無疫；而O型存續(xù)時間長、病毒株復(fù)雜、變異嚴(yán)重，尤其是“ 豬口蹄疫的形成”，成為我國口蹄疫防控的最大難題。該研究揭示了 O 型 FMDV 株適應(yīng)豬的分子基礎(chǔ)，為闡明豬口蹄疫形成機(jī)制奠定基礎(chǔ)，部分解釋了O 型病毒株復(fù)雜的原因，為我國口蹄疫防控策略的制定提供新的參考依據(jù)。