鸡传染性支气管炎S1蛋白的基因工程疫苗研究进展

陈脊宇

（重庆三峡职业学院，重庆 万州 404155）

鸡传染性支气管炎S1蛋白的基因工程疫苗研究进展

陈脊宇

（重庆三峡职业学院，重庆 万州 404155）

鸡传染性支气管炎（IB）是由鸡传染性支气管炎病毒（IBV）引起的鸡的一种急性、高度接触性传染病，给养鸡业带来极大的经济损失。IBV基因编码的主要结构蛋白为核衣壳蛋白（N）、表面纤突蛋白（S）、小膜蛋白（E）和膜蛋白（M），其中S1蛋白是主要的保护抗原蛋白，同样是当前疫苗研究的重点。本文就表达S1蛋白的IBV疫苗研究进展作以综述。

IB是高度接触性并严重危害家禽的一种传染病，世界范围流行，是世界动物卫生组织认定的B类疫病，我国认定的二类疫病。IBV主要侵害l～4周龄的雏鸡，侵害生殖系统后易发生输卵管炎，出现“假母鸡”或无产蛋高峰等现象；产蛋鸡如果感染IBV后，不但会导致产蛋率下降，而且还会出现产软壳蛋和畸形蛋的现象。另外，IBV的基因组极易发生变异，使IBV的血清型逐年增多，已确定的血清型就有30多种，且不同的血清型只有少部分交叉免疫性甚至没有，因此在临床应用中IBV经常免疫失败，使得该病的防控极为困难。IBV是正链单股RNA病毒，其中编码的S1蛋白不仅能产生中和抗体、血凝抑制抗体及细胞免疫应答，还能诱导抗致病性毒株攻击的保护作用[1-2]。因此，S1蛋白成为IBV基因工程疫苗研究重要靶蛋白。

1 亚单位疫苗

Song等构建了表达S1基因重组杆状病毒，虽然有一定的保护作用，但免疫效果远远不及灭活疫苗[3]。Jie等分别用改良的BacMam株杆状病毒构建了表达IBV M41株的S1基因的重组病毒，其保护率虽然有所提高，但仍不能完全替代灭活疫苗[4]。将IBV H株S1基因用甲醇营养型酵母表达载体进行同步表达，但表达产物糖基化程度很差，致使亚单位疫苗免疫原性较差[5-6]。随后Asadpour等换用IBV 793/B菌株的S1基因插入pPICZαA载体转染毕赤酵母进行表达，但效果仍不理想[7]。因此，亚单位疫苗虽然表达蛋白反应原性很好，但其表达后蛋白分子量小于天然蛋白，免疫原性也欠佳，无法达到有效的保护率。这可能是由于各种表达系统不具备与哺乳动物细胞完全相似的识别和修饰N-糖基化位点的能力，使S1基因表达产物糖基化程度很差引起的。

2 核酸疫苗

DNA疫苗自身有着许多突出的优点：疫苗本身方便设计、构建成本非常低、DNA疫苗稳定性好、容易保存、免疫效果显著。自1990年出现DNA疫苗后，研究人员热衷于研究各种DNA疫苗，IBV也不例外。Kapczynski等率先成功研制出了表达S1蛋白的DNA疫苗（pDKArkS1-DPI），结果表明，单用DNA疫苗达不到理想的保护率，需用弱毒苗加强免疫，这就复杂了免疫程序，不利于实际应用[8]。在此基础上进行了各种改进，构建同时含有多个保护性抗原蛋白的疫苗，如同时编码IBV S1、N、和M蛋白的保护性DNA疫苗，结果表明，疫苗虽然增强了体液免疫和细胞免疫的保护效果，但仍需灭活疫苗加强免疫才能获得满意的免疫保护率[9-10]。研究表明，构建携带IBV S1基因和N基因DNA疫苗，通过口腔和鼻腔进行免疫，该疫苗虽然能够引起大量体液和黏膜免疫反应，但保护效率低[11]。构建DNA疫苗时插入IBV S1目的基因的同时加入细胞因子的基因，如粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF），这种DNA疫苗只针对肾型鸡传支起到有效的保护，其他类型的鸡传支保护率低[12-13]。添加IL-1β、IL-16基因真核表达质粒作为分子佐剂，可以达到高于传统疫苗的免疫水平，但维持时间太短[14]。尽管DNA疫苗研究的较多，但实际应用却存在着特殊的潜在安全性问题，如DNA疫苗有诱发肿瘤和异常的自身免疫的可能，目前无法确定DNA疫苗能否在体内低水平与宿主基因组进行整合。因此，DNA疫苗是否安全需要进一步认定。

3 病毒活载体疫苗

活载体疫苗的宿主免疫途径与自然感染相似，保证了免疫效果的同时避免了重组亚单位疫苗和灭活疫苗中的许多缺点，因此重组活载体疫苗是当下IBV基因工程疫苗研究的热点。

田占成等研究表明，重组病毒中S1蛋白糖基化完全且能够稳定遗传，但重S1抗原表达量不高，免疫保护作用不及弱毒疫苗，为了提高免疫效果，在此基础上加入细胞因子的基因来增强细胞免疫，但痘病毒有少量残留的毒性，一定程度上抑制了雏鸡的生长和疫苗的免疫应答[15]。重组IBV S1痘病毒疫苗只能通过肌肉注射免疫，费时费力，且难以大量生产，不易推广应用，因此需更换其他稳定安全方便的病毒载体。分别用杆状病毒、禽痘病毒和腺病毒作为载体，构建了IBV S1重组活载体疫苗，但结果都不理想。耿合员等选择了缺陷型人5型腺病毒为载体进行构建，病毒虽然生长良好，重组活载体疫苗免疫效果好，但缺陷型人5型腺病毒在淋巴组织内持续性感染，安全性存在一定争议，限制了推广应用[16]。选择了天然稳定的新城疫弱毒株构建了表达IBV S基因的重组活载体疫苗，免疫新城疫的同时，进行IBV的免疫，减少免疫程序，省时方便，构建好的重组活载体疫苗连续传代后可稳定表达完整的S蛋白，且保持了新城疫弱毒株低致病性和高滴度生长的优点，但外源基因插入位点影响了基因表达量及病毒复制，因此在外源基因插入的位点和大小需要进一步研究。

4 展望

鸡传染性支气管炎的防制主要为疫苗接种，传统疫苗在安全性、有效性以及成本等方面都存在一定的缺陷，已经研究的基因工程疫苗中亚单位疫苗免疫效果不如传统疫苗，DNA疫苗虽然能起到有效的保护，却存在着潜在安全性问题，目前只有重组活载体疫苗在诱导免疫应答方面虽有所提高，但所选择的载体在其安全性或经济实用等方面存在不足。因此，在构建IBV基因工程疫苗方面，选择安全高效，经济实用的活病毒载体还有待于进一步探讨。

[1] Tan B,Wang H N,Shang L Q.Coadministration of chicken GM-CSF with a DNA vaccine expressinginfectious bronchitis virus(IBV)S1 gly⁃coprotein enhances the specific inmmune response and protectsagainst IBV infection[J].Arch Virol,2009,154（7）:1 117-1 124.

[2] 王春丽,王宏俊.鸡传染性支气管炎病毒S1基因的原核表达及生物活性分析[J].安徽农业科学,2010,38（20）:10 692-10 694.

[3] Song C S，Lee Y J，Lee C W，et al.Induction of protective immuni⁃ty in chickens vaccinated with infectious bronchitis virus S1 glycopro⁃tein expressed by a recombinant baculovirus[J].Gen Virol,1998,79:719-723.

[4] Zhang J,Chen X W,Tong T Z,el at.BacMam virus-based surface dis⁃play of the infectious bronchitis virus(IBV)S1 glycoprotein confers strong protection against virulent IBVchallenge in chickens[J].Vac⁃cine,2014,32:664-670.

[5] 黄亚东,郑青,王林川,等.IBV广东分离株GD05 S1基因的克隆、鉴定及其表达[J].中国病毒学报,2002,17（3）:266-269.

[6] 黄亚东,郑青,李校堃,等.鸡传染性支气管炎病毒H株纤突蛋白S1基因的克隆及其在毕赤酵母中表达[J].病毒学报,2003,19（2）:144-192.

[7] Asadpour L,Goudarzi H,Keyvanfar H,el at.Molecular cloning of S1 glycoprotein gene of infectious bronchitis virus(IBV)serotype 793/B in secretory Pichia pastoris vector[J].African Journal of Biotechnology,2010,9(51):8 722-8 725.

[8] Kapczynski D R,Hi lt D A,Shapiro D,et al.Protection of chickens from infectious bronchitis by in ovo and intramuscular vaccination with a DNA vaccine expressing the S1 glycoprotein[J].Avian Dis,2003,47（2）:272-285.

[9] Yan F,Zhao Y,Hu Y,el at.Protection of chickens against infectious bronchitis virus with a multivalent DNA vaccine and boosting with an inactivated vaccine[J].J Vet Sci,2013,14（1）:53-60.

[10] Guo Z,Wang H,Yang T.Priming with a DNA vaccine and boosting with an inactivated vaccine enhance the immune response against in⁃fectious bronchitis virus[J].J Virol Methods,2010,167（1）:84-89.

[11] Jiao H,Pan Z,Yin Y,et al.Oral and nasal DNA vaccines delivered by attenuated Salmonella enterica serovar Typhimurium induce a protec⁃tive immune response against infectious bronchitis in chickens[J].Clin Vaccine Immunol,2011,18（7）:1 041-1 045.

[12] Tan B,Wang H,Shang L,el at.Coadministration of chicken GM-CSF with a DNA vaccine expressing infectious bronchitis virus(IBV)S1 gly⁃coprotein enhances the specific immune response and protects against IBV infection[J].Archives of Virology,2009,7（154）:1 117-1 124.

[13] Zeshan B,Mushtaq M H,Wang X,et al.Protective immune responses induced by in ovo immunization with recombinant adenoviruses ex⁃pressing spike(S1)glycoprotein of infectious bronchitis virus fused/coadministered with granulocyte-macrophage colony stimulating factor[J].Rejuvenation Research,2011,148（1）:8-17.

[14] Zhou Y,Zhou M,Zhang D,et al.Immune response of AA broilers to IBV H120 vaccine and sodium new houttuyfonate[J].Research in Vet⁃erinary Science,2010,89（3）:373.

[15] 田占成,孙永科,王云峰,等.表达鸡传染性支气管炎病毒S1基因重组鸡痘病毒对SPF鸡的免疫保护作用[J].畜牧兽医学报,2006,6:580-587.

[16] 耿合员,孙元,韩宗玺,等.表达鸡传染性支气管炎病毒S1基因重组腺病毒的构建[J].中国预防兽医学报,2011,33（3）:173-176.

S831

B

1001-0084（2017）08-0058-02

2017-07-01

陈脊宇（1989-），女，重庆人，主要从事预防兽医、基础兽医学教学和研究。