非洲猪瘟病毒实验室检测方法研究进展
2017-01-31山东省滨州畜牧兽医研究院庄金秋梅建国谢金文沈志强
■文/山东省滨州畜牧兽医研究院 庄金秋 梅建国 谢金文 李 峰 沈志强
非洲猪瘟病毒实验室检测方法研究进展
■文/山东省滨州畜牧兽医研究院 庄金秋 梅建国 谢金文 李 峰 沈志强
非洲猪瘟是由非洲猪瘟病毒引起的猪的一种急性、热性、高度接触性传染病,其临床症状与猪瘟极其相似。本病已在非洲、欧洲和美洲等几十个国家暴发。虽然我国尚未发生,但防控其传入的形势也非常严峻。本文综述了非洲猪瘟病毒最新实验室检测方法研究进展,以期为我国开展非洲猪瘟的监测及综合防控提供技术参考。
非洲猪瘟;非洲猪瘟病毒;检测;研究进展
非洲猪瘟(African Swine Fever,ASF)是由非洲猪瘟病毒科非洲猪瘟病毒(African Swine Fever Virus,ASFV)感染引起的家猪和野猪的一种急性、热性、高度接触性传染病。临床症状与猪瘟极其相似,以高热、皮肤发绀、内脏器官严重出血、呼吸障碍和神经症状为主要特征。本病传播快、致死率高,对养猪业危害巨大,是我国一类动物疫病和世界动物卫生组织(OIE)规定的必须报告的动物疫病,受到世界各国的高度重视。本病是唯一以节肢动物作为传播媒介的DNA病毒。迄今为止,ASF已在非洲、欧洲和美洲等几十个国家暴发。虽然我国尚未发生,但防控ASF传入的形势非常严峻。目前,本病尚无有效的预防疫苗和治疗药物,防止疫情扩大的唯一有效措施就是扑杀。因此事先建立简便、快速、准确的ASFV检测方法显得十分必要。本文综述了ASFV最新实验室检测方法研究进展,以期为我国开展ASF的监测提供技术参考。
1 血清学检测方法
1.1 酶联免疫吸附试验(ELISA)
ELISA应用于血清抗体的检测,具有操作方便、特异性较好、灵敏度高的特点,适用于大批量样品的检测,OIE将ELISA作为诊断ASF的首选血清学方法。ASFV含有约150种蛋白,目前国内外常用作检测抗原的蛋 白 有 VP73、VP72、P54、P32、P30等。Wardly等[1](1979)首次建立了间接ELISA方法检测ASFV抗体,具有较好的敏感性和特异性。Pastor等[2](1990)分别以ASFV主要结构蛋白VP73和病毒感染的细胞培养物中高特异胞质可溶性抗原(CS-P)建立了两种间接ELISA方法,两种方法特异性均较高,但是CS-P抗原比VP73抗原至少能提前2d检测出ASFV抗体。Vidal等[3](1997)用VP73单抗建立的固相ELISA,能够检测到浓度为0.5μg/mL的VP73抗原和2.3×102pfu/mL的全病毒颗粒。Hutchings等[4](2006)比较了用全病毒多抗血清和针对VP73蛋白的单抗进行间接夹心ELISA检测ASFV,显示多抗血清的敏感性高于单抗。Perez等[5](2006)以昆虫细胞表达的P30重组蛋白为包被抗原,建立了检测ASFV抗体的间接ELISA方法,敏感性高,可用于ASFV特异性抗体的早期检测。Gallardo等[6](2009)利用重组蛋白 pK205R、pB602L、p104R和 P54建立的ELISA检测方法具有较高的敏感性和特异性。蒋正军等[7](2000)以杆状病毒表达的ASFV VP72蛋白为抗原,研究和组装了间接ELISA抗体检测试剂盒,具有反应体系小、快速、特异等优点,且比Dot-ELISA方法更加敏感。仇华磊[8](2006)采用大肠杆菌表达的GST-VP72融合蛋白为包被抗原,建立了间接ELISA。朱红[9](2007)成功获得5株分泌抗ASFV VP72蛋白单克隆抗体的细胞株,也建立了间接ELISA方法。李秋霞[10](2010)以大肠杆菌表达的ASFV pET32a-VP73L重组蛋白作为包被原,也建立了间接ELISA方法。曾少灵等[11](2013)利用杆状病毒表达载体在昆虫细胞中表达的ASFV的VP73重组蛋白作为检测抗原,建立了间接ELISA方法。靳雯雯[12](2014)以VP73纯化蛋白作为包被抗原,建立了间接ELISA方法,与商品化的阻断ELISA相比,其具有较好的敏感性和特异性。董志珍等[13](2012)针对ASFV P54蛋白建立了单克隆抗体竞争法ELISA并构建了检测试剂盒,灵敏度高于间接免疫荧光(IFA)方法。梁云浩等[14](2014)利用Bac-to-Bac杆状病毒表达系统表达出的ASFV P54重组蛋白作为检测抗原建立了间接ELISA方法。邬旭龙等[15](2016)以原核表达的ASFV pK205R蛋白作为包被抗原,建立了间接ELISA检测方法。张倩等[16](2012)采用瑞典Svanova ASFV间接ELISA抗体检测试剂盒对辽宁绥靖、内蒙古赤峰、大连东港共计92份猪血清进行了ASFV抗体的检测,结果全部为阴性。邓飞等[17](2016)采用西班牙Ingenasa ASFV阻断ELISA抗体检测试剂盒对来源于四川省内的92份猪血清进行检测,结果表明,92份血清样本均为ASFV抗体阴性。
1.2 胶体金免疫层析(GICA)试纸条
张鑫宇等[18](2014)用原核表达的ASFV P54重组蛋白制备了ASFV抗体快速检测胶体金试纸条,通过对ASFV不同感染时期141份猪血清样品进行比对检测,显示该试纸条在感染早期的符合率高于OIE推荐的ELISA检测方法。刘波[19](2014)也运用原核表达系统和胶体金免疫层析技术,对ASFV快速检测试纸条的技术进行了研究。吴海涛[20](2015)运用双抗体夹心法原理纯化后的抗ASFV单克隆抗体制备金标抗体,制备了用于检测ASFV的胶体金免疫层析试纸条。
1.3 其他血清学方法
荧光抗体试验(FAT)可用于检测野外可疑猪或实验室接种猪的脾、淋巴结等组织压片和冰冻切片中的ASFV抗原。该方法具有快速、经济、敏感性和特异性高等优点,但需要专业试验人员,同时需要荧光显微镜及高质量的荧光标记抗体。因此仅作为ASFV的辅助检测方法。间接免疫荧光试验(IFA)可用于检测感染ASFV的猪血清样品。该方法的优点是当ELISA检测结果不确定或制备抗原困难或复杂时,可选用此法。Malmquist等[21](1960)提出并建立了血细胞吸附试验方法,血细胞吸附是指猪的红细胞附着在感染ASFV的单核细胞或者巨噬细胞的表面。绝大多数从非洲分离的ASFV毒株以及最初从欧洲国家分离的ASFV毒株均产生猪红细胞吸附现象。Pan等[22](1978)应用免疫过氧化物酶噬斑染色技术,对接种ASFV的Vero细胞进行检测,3d后观察到噬斑。可对ASFV进行抗原定量分析。此方法快速、特异,不用借助其他仪器,肉眼便可观察结果。Pastor等[23](1992)用细胞质可溶性抗原CS-P,建立了斑点免疫(DIA)检测方法,敏感性与OIE推荐的ELISA方法相当。Marco等[24](2007)建立了免疫组化法,用来检测急性感染ASFV猪的扁桃体组织病理学变化,通过检测发现,感染ASFV猪有出血、单核细胞增多现象。免疫组化法是通用的检测方法之一,但对于临床症状不明显的病例,确诊有一定难度,因此,该方法仅作为ASFV的辅助检测方法。
2 分子生物学检测方法
2.1 PCR
PCR具有简单快速、灵敏度高和特异性强的优点,是目前ASFV最常用的实验室检测方法。Aguero等[25](2003)和曾少灵等[26](2009)先后根据ASFV VP72基因设计引物,建立了ASFV的PCR检测方法,均具有良好的敏感性和特异性,可以检测出极低含量的ASFV,为ASFV早期感染的快速诊断提供了有效的分子生物学检测方法。Aguero等[27](2004)和张倩[28](2010)先后建立了一步法多重RT-PCR方法,能够鉴别诊断猪瘟病毒(Classical Swine Fever Virus,CSFV)和ASFV,可以从临床样品(如抗凝全血、细胞培养物和组织)中检测到病毒,这为早期快速、特异性诊断非洲猪瘟和猪瘟提供了可靠的方法。Basto等[29](2006)建立了检测蜱ASFV的套式PCR方法,敏感性高于OIE推荐的PCR检测方法。Giammarioli等[30](2008)建立了检测CSFV、ASFV、猪圆环病毒2型(PCV2)、猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)和猪细小病毒(PPV)5种病毒的多重PCR检测方法,可以用于这5种病毒感染的鉴别诊断。崔尚金等[31](2012)建立了ASFV的高效纳米PCR检测方法,该方法采用纳米金颗粒作为热导介子,提高了PCR反应效率。敏感性试验表明,纳米PCR是常规PCR检测技术敏感性的1,000倍以上,最低核酸拷贝数检出量可以达到10个拷贝。采用该方法对黑龙江、吉林和河南3个省份临床送检的69份样品进行检测,结果均为阴性,表明该地区均无ASFV感染情况。
2.2 荧光定量PCR
实时荧光定量PCR比常规PCR具有更高的敏感性和特异性,可同时快速检测大批量样品。King等[32](2003)、李维彬等[33](2007)、张泉等[34](2007)、黄萍等[35](2010)、Tignon等[36](2011)、李洪利等[37](2012)先后根据ASFV VP72基因,曾少灵等[38](2010)根据VP73基因,董志珍等[39](2009)根据P54基因各自设计引物和探针,建立了TaqMan实时荧光定量PCR方法。McKillen等[40](2007)建立的实时荧光定量PCR分子信标(molecular beacon)技术具有快速、特异性强、灵敏性和准确性高的特点。该检测方法可快速鉴别PRV、ASFV、PCV2和PPV。郭少平等[41](2010)根据ASFV K205R基因序列设计合成引物及TaqMan探针,建立了基于K205R基因的ASFV实时荧光定量PCR检测方法。McKillen等[42](2010)根据9GL基因建立了MGB探针实时荧光定量PCR检测方法,最低可以检测到20拷贝标准DNA。该方法检测临床样品中的ASFV,敏感性与OIE推荐TaqMan荧光定量PCR方法相当。Fernandez等[43](2013)利用通用探针库建立了ASFV的实时荧光定量PCR方法。陈静静等[44](2012)建立了双重荧光定量PCR,可同时检测CSFV和ASFV,只需一步即可完成,可作为鉴别两种病毒的诊断方法。王建华等[45](2016)根据ASFV CP530R基因和高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒(HP-PRRSV)NSP2基因为靶序列,分别设计特异性引物和TaqMan-MGB探针,建立了一种可同时鉴别检测ASFV和HPPRRSV的二重荧光定量RT-PCR方法。
2.3 重组酶聚合酶扩增(RPA)技术
RPA是一种可以替代传统PCR的新型核酸检测技术,该方法操作简单、反应快速、检测成本低、结果确实可靠,王建昌等[46](2016)基于ASFV VP72基因保守序列设计并合成引物,建立了ASFV RPA等温检测方法,为ASFV的一线防控提供了一种新的、可靠的技术支持。
2.4 线性指数聚合酶链式反应(LATE-PCR)技术
LATE-PCR是不对称PCR的一种形式,该方法用于检测组织样品的病毒,其敏感性可以达到大约1拷贝的病毒DNA。Ronish等[47](2011)基于ASFV VP72基因建立了LATE-PCR方法,为ASFV的实验室诊断提供了敏感的检测方法。
2.5 环介导恒温扩增(LAMP)技术
LAMP技术操作简单、灵敏、快速,检测成本远低于荧光定量PCR,且不需要特殊仪器设备,具有较高的临床实用性。江彦增等[48](2009)、王彩霞等[49](2010)、杨吉飞等[50](2011)先后根据ASFV VP72基因序列设计引物,建立了快速检测ASFV的LAMP方法,最低检测限可达10拷贝质粒DNA,且具有良好的特异性。邬旭龙[51](2014)根据ASFV K205R基因序列设计引物,建立了LAMP检测方法。LAMP方法不需要PCR中的变性、退火步骤即可进行靶序列的循环扩增,不但大大缩短了时间,且使反应能够在恒温条件下进行,无需特殊仪器设备,肉眼判读,可以满足基层快速诊断的需要,非常适合于基层兽医实验室和养殖场使用。
2.6 探针杂交技术
张鑫宇等[52](2011)针对ASFV VP72基因分别设计合成1条与保守区域互补的5′生物素标记及3′烷巯基修饰短链寡核苷酸探针,并将烷巯基修饰的探针吸附到纳米金颗粒上,制备纳米金标记探针,将PCR扩增产物与生物素探针及纳米金标记探针进行杂交,杂交产物加入吸附链霉亲和素的酶标板,利用亲和原理,捕获杂交产物,银染增强法对纳米金标记探针进行信号放大,进而建立了检测ASFV VP72基因的纳米金探针杂交方法。探针杂交技术检测灵敏度高,能有效排除PCR检测过程中的非特异性结果,省去了琼脂糖凝胶电泳步骤,操作简便、检测迅速,在酶标板中可批量反应,为ASFV核酸检测方法开辟了新的途径,但该方法的建立难度较高、操作较繁琐,对试验人员技术水平要求较高。
3 小结
近年来,随着世界经济和贸易全球化趋势的发展,一些严重危害动物和人类健康的跨国疫病接连发生,使我国现代农业、养殖产业受到了沉重的打击,严重影响了我国的经济和进出口贸易的健康发展。ASFV虽然尚未在我国发现,但从西非至东非、欧洲、亚洲传播的态势已经形成,该病对我国潜在的威胁也越来越大,是我国贸易中监测的重要疫病,必须保持高度警惕,严防该病入境。由于本病尚无有效的疫苗用于防控,因此研究并建立敏感、特异、快速的ASFV实验室检测对ASF的防控至关重要。目前,ASFV的检测技术主要有针对病毒DNA的核酸检测技术和基于病毒抗原、抗体反应的免疫学技术两大类。OIE推荐检测ASFV的方法主要有PCR、实时荧光定量PCR、ELISA等。用免疫学方法检测抗体可以了解ASFV感染、发生、发展的进程,但抗体只有在病毒感染至一定时期后才会出现,故ELISA等抗体检测方法存在一定的局限性。PCR、实时荧光定量PCR、LAMP等分子生物学技术在猪感染ASFV的早期即可检测到病毒核酸,在ASFV的早期检测中具有重要作用。总之,ASFV的实验室检测方法多种多样,各有优缺点,但对各种方法的检测结果均要求准确、快速、敏感,这不仅对感染ASFV的动物治疗非常重要,而且对未感染的动物及时采取有效的预防措施同样具有重要的意义。随着免疫学与分子生物学技术的不断发展,ASFV的实验室检测方法必将不断完善,进一步为我国开展ASF的监测与综合防控提供技术支持。■
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山东省重点研发计划项目(2015GSF121027);山东省现代农业产业技术体系生猪产业创新团队项目(SDAIT-08-17)。