PRRSV蛋白的功能与疫苗研究进展

猪繁殖与呼吸综合征（Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome， PRRS），又称猪蓝耳病，是由猪繁殖与呼吸综合征病毒（Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus，PRRSV）引起的一种高度传染性疾病，其主要临床特征表现为母猪繁殖障碍和仔猪、育肥猪的呼吸困难。自1987年在美国发现以来，该病已在全世界范围内流行。在美国，每年因PRRS造成的损失高达5.6～6.6亿美元。我国自1996年证实了PRRS的存在以来，特别是发生于2006年春的“无名高热”（即高致病性蓝耳病），给我国养猪业造成了巨大的经济损失。

一、PRRSV的基本结构

PRRSV是有囊膜的单股正链RNA病毒，属于动脉炎病毒科，动脉炎病毒属。根据其基因组和抗原性的差异，可分为欧洲型（基因1型，代表毒株：Lelystad virus，LV）和美洲型（基因2型，代表毒株：VR2332）。虽然欧洲型和美洲型的基因序列的同源性在63%左右，但二者具有几乎相同的基因组合方式和致病机理。

PRRSV基因组全长约15 kb，包含至少10个开放阅读框（Open Reading Frames，ORFs），分别是ORF1 a，ORF1 b和 ORF2～ ORF7。 其 中，ORF1 a和ORF1 b约占全部基因组的80%，是病毒的非结构蛋白编码区，共编码13个非结构蛋白（Non-structural protein，Nsp）。ORF2～ORF7是病毒的结构蛋白编码区，其中ORF2 a、ORF2 b、ORF3和ORF4分别编码GP2 a、GP2 b、GP3和GP4，ORF5～ORF7分别编码囊膜蛋白GP5、基质蛋白M和核衣壳蛋白N。

图1 PRRSV基因结构示意图

二、PRRSV中各蛋白的功能及在免疫学方面的作用

由于PRRSV的基因组相对复杂，其编码的蛋白较多，所以迄今为止，有关PRRSV的非结构蛋白和结构蛋白的功能还尚未完全得到阐明。

在非结构蛋白中，Nsp1包括2个多功能蛋白：Nsp1 α和Nsp1 β。Nsp1 α可以干扰、抑制干扰素的产生，对PRRSV逃避宿主免疫细胞清除，建立感染起着重要作用。NSP1 β不但能抑制干扰素（Interferon，IFN）的合成，还与感染细胞的某些特异性蛋白结合，调节病毒基因组的复制和转录。Nsp2是PRRSV中最大的非结构蛋白，其大小在不同毒株中不一致，具有免疫原性、高度变异性。Nsp2区域是分析病毒变异和分子流行病学监测的重要区域，也可能是PRRSV免疫逃避机制之一。Nsp3的具体功能尚不明确，研究推出其可与其他非结构蛋白形成复合体，参与病毒的复制。Nsp4是PRRSV最重要的蛋白酶，在病毒蛋白表达与加工过程中起核心作用。此外，它能抑制INF-β转录效率，也会诱导明显的细胞凋亡。Nsp5-8结构和功能的相关研究很少，大多是参考其它动脉炎病毒属进行相关研究的推测，或借助生物信息学方法进行预测获得。Nsp9是套式病毒目最保守的蛋白。Nsp10具有ATP酶和解旋酶活性。Nsp9和Nsp10不仅与我国高致病性蓝耳病毒株（HP-PRRSV）的体内往外增殖能力密切相关，还赋予其致死性毒力。Nsp11具有内切核糖核酸酶活性，也能抑制干扰素产生和调节细胞周期。Nsp12的功能至今还未知晓。

除了非结构蛋白，PRRSV的结构蛋白在病毒感染、入侵细胞、诱导细胞凋亡、宿主免疫等方面发挥着重要作用。GP2 a是PRRSV感染细胞的必需蛋白，也具有诱导中和抗体的能力。GP2 b可能涉及病毒和宿主细胞的融合及内吞作用，也可能促进病毒的增殖。GP3具有抗原性并介导宿主细胞免疫。GP4是典型的跨膜蛋白，欧洲型毒株的GP4有很强的抗原性，可诱导中和抗体的产生，但美洲型GP4能否能产生中和抗体尚无结论。GP5是PRRSV的主要结构蛋白之一，能诱导产生具有保护作用的中和抗体，在体液免疫过程中发挥一定作用。M蛋白是包括PRRSV在内的动脉炎病毒中最保守的蛋白，具有很强的免疫原性。N蛋白是PRRSV免疫原性最强的结构蛋白，然而其抗体不是中和抗体，不具有保护性。由于其产生的抗体持续时间长，因此检测N蛋白抗原成为PRRSV感染诊断与监测的指征。

图2 PRRSV各蛋白引起的免疫反应类型

三、我国蓝耳病疫苗现状

国内用于猪蓝耳病防治的商品化疫苗种类繁多，总体而言可分为三大类，分别是弱毒活疫苗、灭活疫苗和基因工程嵌合疫苗。

1.普通减毒活疫苗。目前，我国的蓝耳病弱毒活疫苗包括经典毒株弱毒活疫苗和高致病性弱毒活疫苗两种。经典株包括R98株、VR2 332株、CH-1R株；高致病性毒株包括JXA1-R株、TJM-F92株、HuN4-F112株和GDr180株。弱毒活疫苗的优点是免疫效果好，猪群免疫后能帮助仔猪免受病毒血症的影响，同时减少先天性感染的仔猪。但相比于灭活疫苗，弱毒活疫苗的安全性较低，这是因为用于活疫苗生产的毒株对其遗传稳定性是有较高要求的，必须保证在使用代次内的遗传性状相对稳定，否则疫苗毒株存在返强的可能，也容易出现疫苗毒株变异和重组。

2.灭活疫苗。相对于弱毒活疫苗，蓝耳病灭活疫苗种类较少，主要有NVDC-JXA1株、CH-1 a株和CH-1R株。灭活疫苗具有安全、不散毒、毒株毒力不返强的优势，但和弱毒活疫苗相比，其刺激机体产生的保护效力较低，需要给猪群进行多次接种才能产生一定的免疫保护力。当猪群发生蓝耳病时，不能减少病毒血症和精液中的病毒滴度。在低抗体滴度的情况下病毒复制存在抗体依赖增强的效果，使得病毒复制增强从而导致临床症状出现。

3.基因工程嵌合疫苗。除上述两大类疫苗外，基因工程嵌合疫苗是近几年新上市的一种蓝耳病疫苗，目前市面上仅一种毒株，即PC株。利用基因工程技术，该毒株的基因组融合了PRRSV经典株的ORF1 a和ORF1 b，以及PRRSV高致病性毒株的ORF2～ORF7。

对临床生产而言，蓝耳病疫苗被关注焦点主要是集中在经典毒株和变异毒株之间是否具有很好的交叉保护力、变异毒株是否安全等问题。养殖生产者都迫切希望能对不同毒株的蓝耳病疫苗进行排名以区分优劣，甚至在猪场内进行PRRSV测序，期望找到与自身猪场内PRRSV基因序列同源性最高的疫苗毒株。虽然PRRSV是RNA病毒，相对于以DNA为遗传物质的病毒而言更容易产生变异，且经典毒株与高致病性毒株之间存在较大的差异，但针对变异集中的Nsp2和GP5基因上，不同毒株间的变异均小于0.5%，因此通过测序来寻找最适合自身猪场的蓝耳病疫苗毒株的做法是有待商榷的。

针对上述问题，新型的蓝耳病基因工程嵌合疫苗就能很好的解决。由于它含有PRRSV经典株和高致病性毒株的ORF，因此既能预防经典毒株，又能预防高致病性毒株。基因工程嵌合疫苗也是活疫苗，但相比于弱毒活疫苗，它的安全性更高，免疫猪只后无体温反应，不排毒、不发生水平转播，母猪、仔猪均可放心使用，且稳定性强，毒力不返强；不与其他蓝耳毒株发生重组。此外，嵌合疫苗不仅可区分其他疫苗株，还可识别野毒株；既能用于鉴别诊断，又利于猪群蓝耳病的净化。

四、展望

虽然非洲猪瘟目前严重影响着我国的养猪业，但在猪场尚未发生非洲猪瘟，且做好生物安全的前提下，PRRS仍是影响猪群健康的重大传染病之一。从当前PRRS的防控形势来看，国内外至今仍没有确实有效的防控措施，疫苗免疫仍然是防控PRRS的重要手段。蓝耳病基因工程嵌合疫苗（PC株）结合了市面上蓝耳病弱毒活疫苗和灭活疫苗的优点，规避了二者的缺点，不仅能刺激机体产生体液免疫应答，而且能够激发较强的细胞免疫应答。相信在未来，无论各养殖场的蓝耳病感染情况如何，建立完善的生物安全防控体系，做好蓝耳病免疫工作，只要坚持不懈，一定会降低蓝耳病的临床感染率和发病率，并逐步达到净化的目的。