猪囊尾蚴疫苗的研究进展
2015-04-04李婷婷刘阳苏永超杜立银内蒙古民族大学动物科学技术学院内蒙古通辽028000内蒙古高校毒物与动物疾病监控重点实验室培育基地内蒙古通辽
李婷婷刘 阳苏永超杜立银②*(内蒙古民族大学动物科学技术学院 内蒙古通辽 028000 ②内蒙古高校毒物与动物疾病监控重点实验室培育基地 内蒙古 通辽)
文献综述
猪囊尾蚴疫苗的研究进展
李婷婷①刘 阳①苏永超①杜立银①②*(①内蒙古民族大学动物科学技术学院 内蒙古通辽 028000 ②内蒙古高校毒物与动物疾病监控重点实验室培育基地 内蒙古 通辽)
猪囊尾蚴病是由猪带绦虫幼虫寄生在人和猪等体内而引发的一种人畜共患寄生虫病,被世界公认的经济病之一,给养殖业带来极大经济损失,并且对人体健康存在严重的威胁,所以有效控制猪囊尾蚴病具有重要意义。虽然猪囊尾蚴病疫苗研究多种多样,但是目前选择特异性高且能有效快速防控猪囊尾蚴病的疫苗一直是个难题。本文就近年来猪囊尾蚴组织细胞苗、基因工程疫苗、核酸疫苗、多肽疫苗和其他新型疫苗的研究进展进行了综述。
在我国北部猪囊尾蚴病发病率比较高,猪囊尾蚴大部分都寄生在猪的横纹肌或活动性较大的肌肉中,如隔肌、心肌和脑等。囊尾蚴的中间宿主和终末宿主都是人,并且只有人是囊尾蚴终末宿主。囊尾蚴病抗原多种多样,如虫体抗原、囊液抗原、分泌抗原等。目前免疫学诊断与治疗非常困难,由此越来越多的学者通过基因工程技术改善此现象,使纯化抗原方法更加简洁。通过制备新型疫苗,如基因工程疫苗和DNA疫苗,使更多的动物获得保护,因此研制猪囊尾蚴病新型疫苗对防治猪囊尾蚴病具有重大意义[1]。
1 猪囊尾蚴组织细胞苗
当猪囊尾蚴虫体抗原疫苗生产受到限制时,许多寄生虫研究人员开始对猪囊尾蚴组织细胞进行培养研究。Jingru[2]对囊尾蚴展开体外细胞繁殖,进行免疫学研究,经过17年的研究,成功构建了CC-97原代细胞。此细胞株可以稳定的生长,不仅能刺激机体产生应答反应,而且存在遗传稳定性。通过实验证实,用CC-97细胞制备的抗原疫苗不仅安全,而且产生的应答反应快,高效持久,开创了制备猪囊尾蚴新型疫苗方法。
2 基因工程疫苗
2.1 TSO疫苗 (1)随着基因工程技术发展的日益成熟,在纯化抗原方法中,基因重组技术更加简洁方便,对诊断囊尾蚴病具有重大意义。目前,制备保护性囊尾蚴病抗原疫苗,寻找保护性抗原基因和克隆是解决囊尾蚴病的关键所在。获得重组抗原的方法:①分离抗原可以应用SDS-PAGE,再用Western blotting分析鉴定抗原条带,制作高保护性抗体;②从cDNA表达文库中筛选出所用抗原基因;③将抗原基因克隆到载体表达;④用重组蛋白通过制备疫苗在进行相关效果试验。(2)Johnson等[3]首次利用DNA重组技术创建了羊带绦虫六钩蚴cDNA文库,开发了重组45W抗原疫苗。用SDS-PAGE分离羊带绦虫六钩蚴抗原,Western-blotting分析发现,成功获得了羊带绦虫六钩蚴抗原,用该蛋白条带制成的疫苗免疫羊,使其获得较高的保护性。羊带绦虫(Tovis)虫卵攻击感染羊使羊达到98%保护率。随后囊尾蚴的cDNA基因表达文库中选出相同抗原基因cG1,构造出pcDNA3-cGl重组载体,用其对仔猪进行免疫试验,试验结果显示仔猪获得高特异性免疫保护,说明此疫苗可以刺激仔猪产生免疫应答得到免疫保护,并发现经过免疫后的动物机体内出现囊尾蚴细胞凋亡[3]。把囊尾蚴的磷蛋白P12的基因在毕赤酵母菌内克隆表达,在适宜的条件下进行培养,首先得到带有目的基因的重组蛋白的菌株,经过SDS-PAGE和Western-blot结果分析显示,囊尾蚴患者的阳性血清对该重组蛋白可进行识别[4]。骆学农等[5]通过TSO45W-4BX基因与TSO囊尾蚴阶段的18ku基因进行整合,制备出pGEX-4BX/18基因,整合大肠埃希菌。实验结果显示,被感染的猪囊尾蚴初期阳性血清可以识别被整合产物,此整合产物与206佐剂免疫家猪,发现免疫猪的绦虫卵攻击后3个月后减虫率仍然高达97%,此后减虫率依旧保持相当高的水平。(3)中国农业科学院兰州兽医研究所对大肠杆菌和酵母中表达的TSO45W型基因产物进行分析,研究发现,在大肠杆菌中修饰过的45W-4B可以实现高效可溶性表达,对猪减虫率高达95%以上,而且表达产物可以长时间保存。猪带绦虫45W基因家族以及TSOL18基因成功被克隆出来后,并且在大肠杆菌、酵母内表达。实验证明,若206佐剂与其表达产物一起制备的抗原疫苗对猪进行免疫,使猪获得高效保护其减虫率可在90%以上[6-8]。
2.2 LLPG疫苗 小扁豆凝集素糖蛋白(lentil lectin purified glycoproteins,LLGP)的一个抗原为T24蛋白,通过RT-PCR扩增T24基因,并且构造T24基因的两个不同的表达载体,pGEX-4T-1和pPIC9K。经过SDS-PAGE检测证明pGEX-T24重组蛋白约为40kDa,囊尾蚴阳性血清可以成功识别此重组蛋白;用其给小鼠接种免疫,免疫1周后
对小鼠进行抗体检测,结果显示体内存在血清抗体。一个月后再次检测发现抗体水平升高,说明重组蛋白免疫原性较高。LLGP中有一个抗原成分为GP50蛋白。周天祥等[9]应用PCR方法在囊尾蚴cDNA文库克隆出GP50基因,导入到pGEM-T载体中,再将其亚克隆在pBK-CMV载体中,构造了pBK-CMV-GP50重组载体,通过IPTG进行表达,经过SDS-PAGE出现一条蛋白带,大小约为36kDa,Western-blot表明猪囊尾蚴患者的血清可与此蛋白带发生反应,成功构建了重组产物pBK-CMV-GP50抗原。
3 核酸疫苗
(1)核酸疫苗也称基因疫苗,即DNA疫苗。通过接种编码特定蛋白产物的核酸,刺激宿主对该抗原蛋白产生特异性免疫应答反应,达到预防和治疗疾病的目的,大量实验证明核酸也可以成为疫苗。核酸疫苗与普通疫苗相比更加快速、方便、特异性高、无危害性等,目前预防寄生虫病也开始应用核酸疫苗。(2)吴丹等[10]把整个cC1 cDNA序列导入pcDNA3的表达载体中,成功构造出p3-cC1重组蛋白,将重组蛋白给小鼠肌肉接种,实验结果表明免疫接种的小鼠血清里IgG和IgG2a抗体水平显著增高。用同样方法对5~10d龄仔猪进行接种免疫,将免疫过的猪口服猪带绦虫卵,经过90d后解剖检查,发现免疫的仔猪得到有效保护,保护率可达73%,试验结果显示猪囊尾蚴p3-cC1重组疫苗刺激仔猪机体产生保护效应提高免疫水平[11]。王庆敏等[12]把pcDNA3-AgB与pcDNA3-IL-2的重组质粒联合表达,给小鼠进行免疫接种,试验结果显示免疫过的小鼠血清内IgG与IgG2a抗体含量增加,脾细胞分泌IL-2浓度增加。经过免疫保护后的猪用虫卵攻击,保护率高达83.4%,然而单一pcDNA3-AgB的重组质粒保护率仅为70%,实验结果证明了IL-2表达载体可作为免疫增强佐剂,可以提高AgB核酸疫苗刺激机体免疫应答反应,增强疫苗对机体的保护效果。
4 多肽疫苗
郭爱疆等[13]用RT-PCR方法将囊尾蚴虫体基因克隆表达,把smallHSP和pGEX-4T-1(BL21)进行融合,经过SDSPAGE法显示,smallHSP重组基因成功地在大肠杆菌里以GST重组蛋白方式出现,重组蛋白大小约为64 kDa。经过Western blot分析证明猪囊尾蚴血清可以识别此重组蛋白,增加了诊断猪囊尾蚴病方法。吴国华等[14]把TSO的TSO10基因与囊尾蚴CE10基因插入载体内表达,成功构造pGEX-4T-TSO10与pGEX-4TCE10重组基因,重组基因导入到大肠杆菌中融合表达。经过SDSPAGE显示,出现大小为35kDa重组蛋白。通过Western-blot检测显示囊尾蚴病患者的阳性血清可以识别此重组蛋白,具有较强的免疫反应。用薄层扫描证明,无论是六钩蚴还是囊尾蚴的10ku重组蛋白都可以在大肠杆菌体内进行翻译,重组蛋白10ku经过ELISA的分析后,结果表明此重组蛋白能诊断囊尾蚴病。
5 其他新型疫苗的研究
目前噬菌体的随机肽库科研技术是新发展起来的,作为一种工具用来研究新疫苗。不仅可以准确测定抗原表位,还可以刺激机体产生特异性免疫应答反应,即使没有佐剂加入也可以使机体获得高保护性。自此技术成功建立起来后,各个研究领域都开始应用,逐渐向新型疫苗发展。经过试验证明[15]通过噬菌体改良的疫苗对猪进行免疫接种,发现猪体内出现体液免疫和细胞免疫。把重组噬菌体作为新型疫苗可刺激机体产生较高的保护性,并且生产成本比较低,可以成为理想新型疫苗进行田间试验。噬菌体重组疫苗不但能具有普通疫苗没有的优点,还汲取了死疫苗与活疫苗优点,在疾病预防上存在显著的长处。噬菌体重组疫苗无论是对致病性微生物还是非致病性微生物均可应用,都可使机体产生免疫应答反应。
6 小结与展望
囊尾蚴抗原成分十分复杂,抗原重组影响疫苗的制备,但重组疫苗已在猪囊尾蚴病开始被广泛应用。重组抗原疫苗不仅具有较高的免疫原性,而且若与佐剂配伍免疫效果更明显。重组疫苗存在的高特异性和大量生产的优点,避免缺少虫体疫苗的问题,越来越多的学者开始更加注重。通过基因工程技术产生的重组抗原疫苗和核酸疫苗是寄生虫领域研究的主要方向。在疾病预防和治疗效果上新型疫苗存在效价高、耐持久、简洁方便等特点,具有更深远的开发和使用前景。
[1] 王春波, 牛晓平, 赵宝华. 我国猪主要寄生虫的种类、危害及防治研究进展[J]. 河北省科学院学报. 2014, 31(3): 71-78.
[2] JingruL.Theimmunityterm,immunocompetence of oilemulsion inactivity cell vaccine of Cysticercus cellulosae[J]. The abstract of the international conference on immunology[C]. Shanghai:1999,.38-53.
[3] Johnson K S, Harrison GBL, Lightowlers M W, et al. Vaccination against ovine cysticercosis using adefined recombinant antigen[J]. Nature, 1989, 338(6216): 585-587.
[4] 周必英, 陈雅棠, 李文桂. 猪囊尾蚴病DNA疫苗研究现状[J]. 中国寄生虫学与寄生虫病, 2010, 28(2): 148-152.
[5] 陈小华, 谷俊朝. 囊尾蚴病诱发的细胞凋亡[J]. 中国热带医学, 2014, 14(2): 236-239.
[6] 骆学农, 郑亚东, 窦永喜等. 猪带绦虫不同阶段45W-4BX与18KD基因联合表达及保护性分析[J]. 中国农业科学, 2007, 40(2): 385-390.
[7] 冯金瑞, 刘立军. 猪囊尾蚴重组抗原和基因工程疫苗的研究进展[J]. 畜牧兽医杂志, 2012, 31(2): 550-556.
[8] 肖红利, 申万文, 高健安等. 猪带绦虫TSO45W-4B-TSOL18重组蛋白疫苗免疫小鼠诱导的免疫应答[J]. 中国病原生物学杂志, 2015, 10(2): 159-167.
[9] 周天祥, 汪学龙, 张衍兴等. 猪囊尾蚴抗原基因GP50的表达及鉴定[J]. 热带病与寄生虫学, 2007, 5(2): 85-87.
[10] 吴丹, 郭瀛军, 林懿等. 猪囊尾蚴抗原DNA疫苗诱导的免疫保护反应[J]. 第二军医大学学报, 2000, 21(6): 508-510.
[11] 王雪梅, 骆江坤, 李倩等. 猪囊尾蚴特异性抗原cC1重组耻垢分枝杆菌疫苗的构建与鉴定[J]. 中国血吸虫病防治杂志, 2014, 26 (3): :287-291.
[12] 王庆敏, 陈蕊雯, 吴丹等. 人IL-2真核表达质粒对副肌球蛋白核酸的免疫调节作用[J]. 中华微生物学和免疫学杂志, 2002, 22(6): 622-624.
[13] 郭爱疆, 岳城, 景志忠等. 猪囊尾蚴小热休克蛋白的免疫原性研究[J]. 中国预防兽医学报, 2006, 28(2): 167-171.
[14] 吴国华, 郑亚东, 贾万忠等. 猪带绦虫10ku蛋白基因在大肠杆菌中的表达及其初步应用[J]. 畜牧兽医学报, 2008, 39(10): 1402-1405.
[15] ManoutcharianK,Díaz-OreaA, GevorkianG, et al.Recombinant bacteriophage-based multiepitopevaccine against Taenia solium pig cysticercosis[J]. Vet Immunol Immunopathol, 2004, 99(2): 11-24.
S858.28
A
1007-1733(2015)09-0076-03
2015–07–27)
内蒙古民族大学市校合作项目(SXYB2012088);内蒙古民族大学研究生科研创新项目(NMDSS1426)
*通讯作者