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众多研究表明,基于禽流感HA基因所研制的基因工程病毒活载体疫苗、亚单位疫苗或核酸疫苗均可对同一HA亚型病毒的攻击产生近100%的保护,而对异源病毒的攻击保护性较差。鉴于禽流感病毒的抗原性是不断变化的,理想的禽流感疫苗需要考虑到它对不同亚型病毒的保护性如何,HA作为AIV的重要的结构蛋白恰好具有弥补HI缺陷的某些优点,可以诱导机体产生特异中和抗体。因此,如果能利用其这一特性研制DNA疫苗将为禽流感的免疫预防带来极大的方便。
为了研究HA、NA基因DNA疫苗,我们用PCR从质粒pBDNA中扩增A/Goose/GuangDong/1/96(H5N1)[GD/1/96(H5N1)]NA基因;以含CMV启动子—增强子的pCI,含鸡β-actin启动子表达载体pCAGGS分别构建真核表达质粒pCINA和pCANA.再用pCANA分别与质粒pCIoptiHA、pCAoptiHA构建双顺反子表达质粒pCIH5N1、pCAH5N1,其中optiHA基因和NA基因都位于各自的强启动子和增强子下,且都带有独立的Poly(A)终止序列,从而保证了此DNA疫苗中的两个基因都能独立表达。此项研究为开展鸡禽类免疫实验和免疫药剂效能的评估奠定了基础。
将构建质粒pCINA、pCANA、pCIoptiH5N1和pCAoptiH5N1分别转染293T细胞,间接免疫荧光检测转染后的48小时293T细胞;另外以Westermblot检验上述四种质粒可分别表达相应的HA、NA蛋白。结果表明:本试验成功构建了表达优化的HA基因和NA基因的DNA疫苗质粒pCANA、pCINA、pCAoptiH5N1和pCIoptiH5N1,体外瞬时转染293T细胞后用间接免疫荧光及Westernblot方法均检测到了相应的HA、NA蛋白表达产物,并具有生物活性。
为进一步评估不同免疫源基因构建DNA疫苗单独、联合使用对SPF免疫鸡形成免疫保护效果,以10μgpCIoptiHA、pCAoptiHA、pCIoptiHA+pCANA、pCAoptiHA+pCANA、pCIoptiH5N1、pCAoptiH5N1、pCANA的免疫剂量分别肌肉注射免疫3周龄SPF鸡,对照鸡则以PBS肌肉注射免疫。首次免疫3周后以相同剂量和途径加强免疫,加强免疫后2周分别用100LD50的HPAIVGD/1/96(H5N1)、A/FPV/Rostock/34(H7N1)鼻腔感染攻毒,观察发病与死亡情况,分别于攻毒后第3、5、7采集喉头及泄殖腔拭子进行病毒分离、滴定检测排毒情况,同时检测免疫后、攻毒前及攻毒后血清HI抗体的动态变化。
以100LD50的HPAIVGD/1/96(H5N1)攻击实验结果:除对照组和pCANA外,所有免疫组在加强免疫后攻毒前HI抗体转阳,并且HI抗体水平都大于5log2。10μg剂量免疫,pCIoptiHA、pCAoptiHA可对免疫鸡形成100%完全保护,不发病,不死亡,但有较多免疫鸡排毒;10μg剂量免疫,pCAoptiHA+pCANA可对免疫鸡形成100%完全保护,并且不发病、不致死、不排毒;10μg剂量免疫,pCIoptiHA+pCANA、pCAoptiH5N1、pCIoptiH5N1也能对免疫鸡形成100%完全保护,不发病、不死亡,只有个别免疫鸡出现排毒情况。10μg剂量免疫,pCANA形成部分免疫保护,但排毒免疫鸡数量多。实验证明了HI抗体在免疫保护中的主导作用,NI抗体在HI抗体存在的条件下,才明显表现出增强免疫保护效果的作用。
以100LD50的HPAIVA/FPV/Rostock/34(H7N1)攻击实验结果:单基因DNA疫苗pCAoptiHA不能提供任何免疫保护;10μg剂量的pCIoptiHA+pCANA、pCAoptiHA+pCANA、pCIoptiH5N1、pCAoptiH5N1和pCAoptiNA均形成不完全免疫保护。其中保护率最高的是pCIoptiH5N1达75%,10μgpCANA保护率最低为12.5%。实验还表明HI(H5)和NI抗体的同时存在有助于免疫保护率的提高和免疫鸡排毒阳性率降低,尽管HI抗体在H5亚型(免疫原基因)与H7亚型(攻毒HPAIV)之间不存在任何交叉保护。攻毒后两周,部分存活免疫鸡中不能检测到H7亚型HI抗体的存在,说明这些鸡只未曾感染H7HPAIV。
实验结果表明:用所构建的DNA疫苗免疫SPF鸡后,不仅针对H5亚型HPAIV免疫保护效果在原有DNA疫苗pCIoptiHA、pCAoptiHA基础上有所提高,而且还可以部分保护其他N1亚型HPAIV的攻击,是具有市场潜力的优良疫苗候选株。动物实验除了证明NI抗体在诱导免疫鸡只产生免疫保护中也同样具有重要作用,还指出了NA基因与HA基因之间在诱导免疫鸡产生免疫保护中具有的密切联系。