PRRSV蛋白的功能與疫苗研究進展

豬繁殖與呼吸綜合征（Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome， PRRS），又稱豬藍耳病，是由豬繁殖與呼吸綜合征病毒（Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus，PRRSV）引起的一種高度傳染性疾病，其主要臨床特征表現為母豬繁殖障礙和仔豬、育肥豬的呼吸困難。自1987年在美國發現以來，該病已在全世界范圍內流行。在美國，每年因PRRS造成的損失高達5.6～6.6億美元。我國自1996年證實了PRRS的存在以來，特別是發生于2006年春的“無名高熱”（即高致病性藍耳病），給我國養豬業造成了巨大的經濟損失。

一、PRRSV的基本結構

PRRSV是有囊膜的單股正鏈RNA病毒，屬于動脈炎病毒科，動脈炎病毒屬。根據其基因組和抗原性的差異，可分為歐洲型（基因1型，代表毒株：Lelystad virus，LV）和美洲型（基因2型，代表毒株：VR2332）。雖然歐洲型和美洲型的基因序列的同源性在63%左右，但二者具有幾乎相同的基因組合方式和致病機理。

PRRSV基因組全長約15 kb，包含至少10個開放閱讀框（Open Reading Frames，ORFs），分別是ORF1 a，ORF1 b和 ORF2～ ORF7。 其 中，ORF1 a和ORF1 b約占全部基因組的80%，是病毒的非結構蛋白編碼區，共編碼13個非結構蛋白（Non-structural protein，Nsp）。ORF2～ORF7是病毒的結構蛋白編碼區，其中ORF2 a、ORF2 b、ORF3和ORF4分別編碼GP2 a、GP2 b、GP3和GP4，ORF5～ORF7分別編碼囊膜蛋白GP5、基質蛋白M和核衣殼蛋白N。

圖1 PRRSV基因結構示意圖

二、PRRSV中各蛋白的功能及在免疫學方面的作用

由于PRRSV的基因組相對復雜，其編碼的蛋白較多，所以迄今為止，有關PRRSV的非結構蛋白和結構蛋白的功能還尚未完全得到闡明。

在非結構蛋白中，Nsp1包括2個多功能蛋白：Nsp1 α和Nsp1 β。Nsp1 α可以干擾、抑制干擾素的產生，對PRRSV逃避宿主免疫細胞清除，建立感染起著重要作用。NSP1 β不但能抑制干擾素（Interferon，IFN）的合成，還與感染細胞的某些特異性蛋白結合，調節病毒基因組的復制和轉錄。Nsp2是PRRSV中最大的非結構蛋白，其大小在不同毒株中不一致，具有免疫原性、高度變異性。Nsp2區域是分析病毒變異和分子流行病學監測的重要區域，也可能是PRRSV免疫逃避機制之一。Nsp3的具體功能尚不明確，研究推出其可與其他非結構蛋白形成復合體，參與病毒的復制。Nsp4是PRRSV最重要的蛋白酶，在病毒蛋白表達與加工過程中起核心作用。此外，它能抑制INF-β轉錄效率，也會誘導明顯的細胞凋亡。Nsp5-8結構和功能的相關研究很少，大多是參考其它動脈炎病毒屬進行相關研究的推測，或借助生物信息學方法進行預測獲得。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不僅與我國高致病性藍耳病毒株（HP-PRRSV）的體內往外增殖能力密切相關，還賦予其致死性毒力。Nsp11具有內切核糖核酸酶活性，也能抑制干擾素產生和調節細胞周期。Nsp12的功能至今還未知曉。

除了非結構蛋白，PRRSV的結構蛋白在病毒感染、入侵細胞、誘導細胞凋亡、宿主免疫等方面發揮著重要作用。GP2 a是PRRSV感染細胞的必需蛋白，也具有誘導中和抗體的能力。GP2 b可能涉及病毒和宿主細胞的融合及內吞作用，也可能促進病毒的增殖。GP3具有抗原性并介導宿主細胞免疫。GP4是典型的跨膜蛋白，歐洲型毒株的GP4有很強的抗原性，可誘導中和抗體的產生，但美洲型GP4能否能產生中和抗體尚無結論。GP5是PRRSV的主要結構蛋白之一，能誘導產生具有保護作用的中和抗體，在體液免疫過程中發揮一定作用。M蛋白是包括PRRSV在內的動脈炎病毒中最保守的蛋白，具有很強的免疫原性。N蛋白是PRRSV免疫原性最強的結構蛋白，然而其抗體不是中和抗體，不具有保護性。由于其產生的抗體持續時間長，因此檢測N蛋白抗原成為PRRSV感染診斷與監測的指征。

圖2 PRRSV各蛋白引起的免疫反應類型

三、我國藍耳病疫苗現狀

國內用于豬藍耳病防治的商品化疫苗種類繁多，總體而言可分為三大類，分別是弱毒活疫苗、滅活疫苗和基因工程嵌合疫苗。

1.普通減毒活疫苗。目前，我國的藍耳病弱毒活疫苗包括經典毒株弱毒活疫苗和高致病性弱毒活疫苗兩種。經典株包括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。弱毒活疫苗的優點是免疫效果好，豬群免疫后能幫助仔豬免受病毒血癥的影響，同時減少先天性感染的仔豬。但相比于滅活疫苗，弱毒活疫苗的安全性較低，這是因為用于活疫苗生產的毒株對其遺傳穩定性是有較高要求的，必須保證在使用代次內的遺傳性狀相對穩定，否則疫苗毒株存在返強的可能，也容易出現疫苗毒株變異和重組。

2.滅活疫苗。相對于弱毒活疫苗，藍耳病滅活疫苗種類較少，主要有NVDC-JXA1株、CH-1 a株和CH-1R株。滅活疫苗具有安全、不散毒、毒株毒力不返強的優勢，但和弱毒活疫苗相比，其刺激機體產生的保護效力較低，需要給豬群進行多次接種才能產生一定的免疫保護力。當豬群發生藍耳病時，不能減少病毒血癥和精液中的病毒滴度。在低抗體滴度的情況下病毒復制存在抗體依賴增強的效果，使得病毒復制增強從而導致臨床癥狀出現。

3.基因工程嵌合疫苗。除上述兩大類疫苗外，基因工程嵌合疫苗是近幾年新上市的一種藍耳病疫苗，目前市面上僅一種毒株，即PC株。利用基因工程技術，該毒株的基因組融合了PRRSV經典株的ORF1 a和ORF1 b，以及PRRSV高致病性毒株的ORF2～ORF7。

對臨床生產而言，藍耳病疫苗被關注焦點主要是集中在經典毒株和變異毒株之間是否具有很好的交叉保護力、變異毒株是否安全等問題。養殖生產者都迫切希望能對不同毒株的藍耳病疫苗進行排名以區分優劣，甚至在豬場內進行PRRSV測序，期望找到與自身豬場內PRRSV基因序列同源性最高的疫苗毒株。雖然PRRSV是RNA病毒，相對于以DNA為遺傳物質的病毒而言更容易產生變異，且經典毒株與高致病性毒株之間存在較大的差異，但針對變異集中的Nsp2和GP5基因上，不同毒株間的變異均小于0.5%，因此通過測序來尋找最適合自身豬場的藍耳病疫苗毒株的做法是有待商榷的。

針對上述問題，新型的藍耳病基因工程嵌合疫苗就能很好的解決。由于它含有PRRSV經典株和高致病性毒株的ORF，因此既能預防經典毒株，又能預防高致病性毒株。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，免疫豬只后無體溫反應，不排毒、不發生水平轉播，母豬、仔豬均可放心使用，且穩定性強，毒力不返強；不與其他藍耳毒株發生重組。此外，嵌合疫苗不僅可區分其他疫苗株，還可識別野毒株；既能用于鑒別診斷，又利于豬群藍耳病的凈化。

四、展望

雖然非洲豬瘟目前嚴重影響著我國的養豬業，但在豬場尚未發生非洲豬瘟，且做好生物安全的前提下，PRRS仍是影響豬群健康的重大傳染病之一。從當前PRRS的防控形勢來看，國內外至今仍沒有確實有效的防控措施，疫苗免疫仍然是防控PRRS的重要手段。藍耳病基因工程嵌合疫苗（PC株）結合了市面上藍耳病弱毒活疫苗和滅活疫苗的優點，規避了二者的缺點，不僅能刺激機體產生體液免疫應答，而且能夠激發較強的細胞免疫應答。相信在未來，無論各養殖場的藍耳病感染情況如何，建立完善的生物安全防控體系，做好藍耳病免疫工作，只要堅持不懈，一定會降低藍耳病的臨床感染率和發病率，并逐步達到凈化的目的。