传染性法氏囊病病毒新型变异株VP2蛋白原核表达及免疫效果评价.pdf
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1、54卷南 方 农 业 学 报 1876南方农业学报Journal of Southern Agriculture2023,54(6):1876-1883ISSN 2095-1191;CODEN NNXAABhttp:/DOI:10.3969/j.issn.2095-1191.2023.06.029传染性法氏囊病病毒新型变异株VP2蛋白原核表达及免疫效果评价马景霞1,王常伟2,吴洪才2,何吉鑫2,牛晓赛2,段志强3,朱杰2(1滨州市农业技术推广中心,山东滨州256600;2山东滨州沃华生物工程有限公司,山东滨州256600;3贵州大学动物科学学院,贵州贵阳550025)摘要:【目的】构建传染性法
2、氏囊病病毒新型变异株(vaIBDV)VP2蛋白原核表达质粒,并明确VP2蛋白的免疫原性,为vaIBDV亚单位疫苗的开发提供技术支持。【方法】从IBDV新型变异株(BZ)中扩增VP2基因片段,亚克隆至pET-28a(+)载体上构建重组原核表达质粒,并转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞,以IPTG诱导表达后通过SDS-PAGE和Western blotting进行鉴定,并以vaIBDV阳性血清进行琼扩效价测定;经Ni-NTA亲和层析纯化及适当浓缩后,制备乳化疫苗并免疫21日龄SPF鸡,通过安全性检验、抗体效价测定及攻毒保护评价进一步验证融合蛋白VP2的免疫原性。【结果】在25 下以IPTG进
3、行诱导表达,获得的融合蛋白VP2主要呈可溶性表达,大小约40 kD,且表达上清液中的融合蛋白VP2能与vaIBDV阳性血清发生特异性反应,其琼扩效价可达1 32;经Ni-NTA亲和层析纯化及适当浓缩后,融合蛋白VP2的琼扩效价高达1 256。以融合蛋白VP2为抗原制备的亚单位疫苗稳定性好,安全性高,无免疫引起的不良反应,剖检也未发现接种部位有明显损伤、局部炎症或疫苗吸收不良等现象。免疫21 d后鸡血清琼扩效价平均值达1 76.8,而血清抗体效价均在1 20000以上,表明以融合蛋白VP2制备的疫苗可刺激机体产生强烈的体液免疫反应,抗体阳性率达100%;使用IBDV BZ株攻毒后7 d剖检观察鸡
4、法氏囊病变情况,结果显示免疫组鸡只均未发病,其法氏囊也无明显萎缩现象,即免疫保护率达100%。【结论】通过原核表达系统能成功实现vaIBDV VP2蛋白的可溶性表达,且获得的融合蛋白VP2免疫原性良好,能对vaIBDV提供100%的免疫保护效果,为开发vaIBDV亚单位疫苗提供了技术支持。关键词:传染性法氏囊病病毒(IBDV);新型变异株;VP2蛋白;亚单位疫苗;免疫效果中图分类号:S852.659.4文献标志码:A文章编号:2095-1191(2023)06-1876-08收稿日期:2023-03-31基金项目:国家自然科学基金项目(31960698);滨州沃华生物基金项目(WH 20190
5、1QB01-02)第一作者:马景霞(1966-),https:/orcid.org/0009-0007-0834-7382,推广研究员,主要从事动物疫病防控研究工作,E-mail:Prokaryotic expression and immune effect evaluation of VP2protein of a novel variant infectious bursal disease virus strainMAJing-xia1,WANG Chang-wei2,WU Hong-cai2,HE Ji-xin2,NIU Xiao-sai2,DUAN Zhi-qiang3,ZHU J
6、ie2(1BinzhouArgo-tech Extension Center,Binzhou,Shandong 256600,China;2Shandong Binzhou Wohua BiologicalEngineering Co.,Ltd.,Binzhou,Shandong 256600,China;3College ofAnimal Sciences,Guizhou University,Guiyang,Guizhou 550025,China)Abstract:【Objective】This paper constructed the prokaryotic expression p
7、lasmid of VP2 protein of a novel variant ofinfectious bursal disease virus(vaIBDV),and clarified the immunogenicity of VP2 protein,so as to provide technicalsupport for the development of vaIBDV subunit vaccine.【Method】The VP2 gene fragment was amplified from vaIBDVisolate(BZ strain)and cloned into
8、vector pET-28a(+)to recombine prokaryotic expression plasmid,then transformed intothe Escherichia coli BL21(DE3)competent cell,and induced by IPTG.The expressed products were identified by SDS-PAGE and Western blotting,and the titer was determined by vaIBDV-positive serum through agar-gel precipitat
9、ion(AGP).After purification by Ni-NTA affinity chromatography and proper concentration,the emulsified vaccine was pre-pared and used to immunize 21-day-old SPF chickens.The immunogenicity of the fusion protein VP2 was further verifiedby safety test,antibody titer determination and immune challenge e
10、xperiment.【Result】The fusion protein VP2 was mainly6期18770引言【研究意义】传染性法氏囊病(Infectious bursaldisease,IBD)是一种全球范围内广泛流行且主要危害青年鸡群的免疫抑制性疾病,其病原是传染性法氏囊病病毒(Infectious bursal disease virus,IBDV)(王占伟等,2012;梅永杰等,2016)。IBDV可分为I型和II型2个血清型,但只有血清I型对鸡有致病性。在过去长时间的流行过程中,血清I型IBDV发生过2次较大的变异,先后出现了经典毒株(cIBDV)、变异株(vIBDV)和超
11、强毒株(vvIBDV)(范林进等,2019;王雨龙,2021)。自2017年以来,不同于早期vIBDV的新型变异株(vaIBDV)在我国呈现流行趋势,感染鸡群虽然眼观无明显的临床症状,但其生产性能下降,剖检可见法氏囊严重萎缩,给我国养禽业带来新的挑战(严专强等,2020;程小果等,2022)。值得注意的是,感染vaIBDV的鸡群均免疫过vvIBDV疫苗,说明在实际生产中针对vvIBDV开发的商品疫苗并不能对vaIBDV产生免疫作用(崔平等,2020)。vaIBDV具备一定的免疫逃逸能力,且会引起严重免疫抑制,影响鸡群的整体免疫效果(Fan et al.,2020;Xu et al.,2020)
12、。因此,研发针对vaIBDV的疫苗对科学防控IBD暴发流行具有重要意义。【前人研究进展】目前,疫苗接种仍是防控IBD暴发流行最主要的措施,使用的疫苗主要有传统减毒活疫苗、灭活疫苗及新型疫苗(Witter and Hunt,1994;杨宵玥等,2018)。免疫活疫苗可诱导鸡群在短时间内产生主动免疫,但免疫效果易受母源抗体的干扰,甚至导致免疫失败(Jackwood,2017)。此外,一些商品化IBDV活疫苗毒力偏强,不仅有可能引起免疫抑制,还存在毒力返强和散毒等生物安全风险(Mller et al.,2012)。灭活疫苗相对来说安全性更高,但其免疫效果略低,需要多次加强免疫,因而增加了免疫成本(朱
13、思思和李永红,2019)。目前,绝大多数传统疫苗都是基于cIBDV或vvIBDV研制,未能对vIBDV或vaIBDV提供可靠的免疫保护作用(Yang and Ye,2020),已商品化的新型疫苗主要有亚单位疫苗及病毒载体疫苗。IBDV基因组由A和B片段组成,共编码5种蛋白,分别是VP1、VP2、VP3、VP4和VP5(李赛赛等,2017;Sahithi et al.,2019),其中,VP2蛋白是病毒核衣壳的主要组成部分,占病毒总蛋白的51%,也是主要的宿主保护性抗原(范林进,2020;秦颖,2021)。VP2至少包含23个与宿主保护相关的中和表位,通过刺激机体产生中和抗体而免受病毒侵害(Li
14、 et al.,2020)。至今,针对IBDV的亚单位疫苗均以VP2为主要疫苗抗原,而禽痘病毒、禽腺病毒、新城疫病毒和火鸡疱疹病毒常被用作基因工程病毒载体以表达VP2蛋白,该策略获得的VP2蛋白重组病毒活载体疫苗在免疫后不会导致法氏囊损伤,从而避免活疫苗免疫可能导致的免疫抑制(Huang et al.,2004;Zhou et al.,2010;Kurukulasuriya et al.,2017)。国外已有多种商业化表达IBDV VP2蛋白的活载体疫苗上市,在国内市面上相关载体活疫苗主要是鸡传染性法氏病病毒火鸡疱疹病毒载体活疫苗(vHVT-013-69株)。【本研究切入点】在vvIBDV的防
15、控过程中,以VP2蛋白为抗原的亚单位疫苗取得了理想防控效果,但以vvIBDV为基础开发的亚单位疫苗已无法控制vaIBDV的感染,因此亟待以新出现的vaIBDV为防控目标研发新的亚单位疫苗。【拟解决的关键问题】以山东滨州沃华生物工程有限公司2019年分离获得的IBDV新型变异株(BZ)为研究对象,构建其VP2蛋白原核表达质粒并利用大肠杆菌进行诱导表达,以期获得针对vaIBDV的保护性抗原,为vaIBDV亚单位疫苗的开发提供技术支持。expressed in soluble form at 25 induced by IPTG,and the size was about 40 kD.The fu
16、sion protein VP2 in the expres-sion supernatant could specifically react with vaIBDV positive serum,and its agar diffusion titer could reach 1 32.Afterpurification by Ni-NTA affinity chromatography and appropriate concentration,the agar diffusion titer of the fusion pro-tein VP2 was as high as 1 256
17、.The subunit vaccine prepared with the fusion protein VP2 as the antigen had good stabili-ty,high safety,and no adverse reactions caused by immunization.No obvious damage,local inflammation,and poorvaccine absorption were found at the inoculation site.After 21 d of immunization,the average agar diff
18、usion titer of chi-cken serum was 1 76.8,and the serum antibody titer was above 1 20000,indicating that the vaccine prepared with the fu-sion protein VP2 could stimulate the body to produce a strong humoral immune response,and the antibody positive ratewas 100%.The pathological changes of bursa of F
19、abricius in chickens were observed 7 d after challenging with IBDV BZstrain.The results showed that none of the chickens in the immunized group had disease,and there was no obvious atro-phy of bursa of Fabricius,which meant that the immune protection rate was 100%.【Conclusion】The soluble expressiono
20、f vaIBDV VP2 protein is successfully achieved by prokaryotic expression system,and the obtained fusion protein VP2has good immunogenicity and can provide 100%immune protection against vaIBDV,which provides technical supportfor the development of vaIBDV subunit vaccine.Key words:infectious bursal dis
21、ease virus(IBDV);novel variant strain;VP2 protein;subunit vaccine;immuneeffectFoundation items:National Natural Science Foundation of China(31960698);Binzhou Wohua Biological Fund(WH 201901QB01-02)马景霞等:传染性法氏囊病病毒新型变异株VP2蛋白原核表达及免疫效果评价54卷南 方 农 业 学 报 18781材料与方法1.1试验材料IBDV BZ株由山东滨州沃华生物工程有限公司分离并保存(崔平等,202
22、0);21日龄SPF鸡由山东滨州沃华生物工程有限公司实验动物中心提供;pET-28a(+)载体购自Novagen公司;大肠杆菌DH5和BL21(DE3)感受态细胞及HRP标记兔抗鸡IgG购自生工生物工程(上海)股份有限公司;核酸提取试剂盒(EasyPure Viral DNA/RNA Kit)、反转录试剂盒及PhantaMax Super-Fidelity DNA聚合酶购自南京诺唯赞生物科技股份有限公司;AxyPrepTMDNAGel Extraction Kit购自爱思进生物技术(杭州)有限公司;限制性内切酶和T4 DNA连接酶购自赛默飞世尔科技(中国)有限公司;2Easy Taq PCR
23、SuperMix购自北京全式金生物技术股份有限公司;质粒提取试剂盒购自天根生化科技(北京)有限公司;Ni-NTA亲和层析介质购自南京金斯瑞生物科技有限公司;BeyoColor彩色预染蛋白分子量标准购自上海碧云天生物技术有限公司;DAB显色试剂盒购自上海雅酶生物医药科技有限公司;IBDV VP2蛋白ELISA抗体检测试剂盒购自百沃特(天津)生物技术有限公司;vaIBDV琼扩抗原购自中国兽医药品监察所(农业农村部兽药评审中心);鸡vaIBDV阳性血清由山东滨州沃华生物工程有限公司自制。1.2引物设计与合成根据GenBank已公布的IBDV A节段基因序列(NC_004178.1),设计VP2基因特
24、异性扩增引物(VP2-F:5-CGAGGATCCTAAATGACAAACCTGCAAGATC-3;VP2-R:5-AGCACTCGAGCCTTATGGCCCGGATTATG-3)(下划线部分分别为BamH I和Xho I酶切位点),并委托生工生物工程(上海)股份有限公司合成。1.3核酸提取及VP2基因PCR扩增按照EasyPure Viral DNA/RNA Kit说明提取IBDV BZ株组织RNA,并反转录合成cDNA,然后使用PhantaMax Super-Fidelity DNA聚合酶进行PCR扩增。PCR反应体系30.0 L:2Phanta Max Buffer15.0 L,Phant
25、aMax Super-Fidelity DNA聚合酶0.6 L,cDNA模板2.0 L,dNTP Mix(10 mmol/L)0.6 L,上、下游引物各1.2 L,ddH2O 9.4 L。扩增程序:95 预变性3 min;95 15 s,56 15 s,72 90 s,进行35个循环;72 终延伸5 min。PCR扩增产物经1.0%琼脂糖凝胶电泳检测后,使用胶回收试剂盒进行纯化回收。1.4重组原核表达质粒构建与鉴定使用BamH I和Xho I限制性内切酶对VP2基因片段和pET-28a(+)载体进行双酶切,回收酶切产物后以T4 DNA连接酶进行连接。连接产物转化DH5感受态细胞,挑取5个单菌落
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