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Getah 病毒(GETV)严重威胁动物安全和公共卫生,且缺乏有效防控手段。安徽农业大学研究人员构建了 GETV 的 DNA 启动感染性克隆和携带 EGFP 报告基因的重组病毒。结果显示,拯救病毒具有与亲本病毒相似的生物学活性,该研究为 GETV 相关研究及防控提供了重要工具。
Getah 病毒(GETV)是一种由蚊子传播的甲病毒,近年来其感染事件在全球多地频繁发生,给畜牧业带来了巨大损失,还对公共卫生构成潜在威胁。目前,针对 GETV 既没有特效的抗病毒药物,也缺乏有效的疫苗,这使得对该病毒的研究和防控工作面临严峻挑战。为了深入了解 GETV 的生物学特性、致病机制,开发出有效的防控策略,安徽农业大学的研究人员开展了一系列研究。他们成功构建了 GETV 的 DNA 启动感染性克隆,并对拯救毒株进行了特征鉴定。这一研究成果发表在《Veterinary Research》杂志上,为后续 GETV 的研究和防控提供了重要的理论依据和技术支持 。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先是基因克隆技术,将 GETV HuN1 株的全基因组进行分段克隆,构建包含病毒全基因组的重组质粒;其次利用脂质体转染技术,将构建好的感染性克隆质粒转染到 BHK-21 细胞中进行病毒拯救;此外,还运用了免疫荧光测定(IFA)、噬斑测定、蛋白质免疫印迹(Western blot)等技术对拯救病毒进行检测和分析。
构建全长感染性克隆及含遗传标记的克隆
研究人员将 GETV HuN1 株的整个基因组分为八个片段,克隆并插入到 pBR322 载体中。构建的 DNA 启动感染性克隆在病毒基因组 5’端含有巨细胞病毒立即早期(CMV)启动子,3’端包含 25 个核苷酸的 poly (A) 尾、丁型肝炎病毒核酶(HdvRz)和牛生长激素(bGH)信号序列。同时,构建了含增强绿色荧光蛋白(EGFP)的感染性克隆。经测序分析,证实两个克隆与亲本 GETV HuN1 株完全一致,且成功插入了亚基因组启动子(SG promoter)和 EGFP 基因。
拯救病毒的细胞病变效应及病毒粒子观察
转染 pBR322-GETV-HuN1 质粒获得的重组病毒在第二代传代时就出现明显的细胞病变效应(CPE),如细胞变圆、收缩、融合和脱落等,且随着传代次数增加,CPE 愈发明显,而对照组细胞形态正常。通过负染透射电镜观察到拯救病毒粒子(rGETV-HuN1 和 rGETV-EGFP)平均直径约 70nm,感染 BHK-21 细胞的超薄切片也证实了病毒粒子的存在,表明反向遗传获得的感染性克隆诱导的 CPE 和生物结构与野生型病毒相似。
重组病毒的产生及特性分析
通过噬斑测定和一步生长曲线分析评估拯救病毒的生物学活性。噬斑分析显示,rGETV-HuN1 的平均噬斑直径最大,与 rGETV-EGFP 和 GETV-HeN 相比有显著差异。生长曲线表明,拯救病毒的复制动力学和生长模式与亲本病毒相似,这确认了拯救的 Getah 病毒保留了与野生型病毒相当的生物学活性。
拯救病毒及基因标记拯救病毒的 IFA 检测
利用针对 GETV 衣壳蛋白(Cap)的多克隆抗体进行免疫荧光测定(IFA),结果显示在感染细胞中,亲本病毒和拯救病毒组均有明显的荧光信号,而阴性对照组无荧光,证实了反向遗传获得的 Getah 病毒感染性克隆成功拯救。
拯救病毒的遗传稳定性和复制能力
蛋白质免疫印迹(Western blot)分析表明,病毒复制过程中 Cap 蛋白表达稳定;激光共聚焦显微镜观察发现,随着传代次数增加,表达 EGFP 的病毒粒子逐渐增多;实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-qPCR)分析显示,rGETV-HuN1 中 Cap 表达和 rGETV-EGFP 中 EGFP 表达先上调后稳定。这些结果共同证明拯救病毒具有高感染性且能稳定表达 EGFP。
拯救病毒在小鼠中的致病性
给 3 日龄 ICR 乳鼠颅内注射亲本病毒或拯救病毒(1 MOI / 只),对照组注射等量 DMEM。结果显示,感染组在 84 h 内死亡率达 70%,而对照组无症状且正常生长。感染小鼠 84 h 时体重显著低于对照组,在感染 48/84 h 后,检测心脏、肠道、肺和脑组织中的病毒滴度(TCID50)发现,病毒在脑内特异性积累,且 84 h 时脑内病毒滴度高于 48 h。
感染病毒小鼠的器官病变和组织变化的病理评估
感染后,小鼠出现厌食、嗜睡、肛周流黄水和神经抑制等症状,72 h 时出现明显驼背和生长迟缓。大体病理显示,感染小鼠胃容积减小、胃腔空虚;神经病理学检查发现脑血管充血、血管周围炎症和微血栓形成,伴有大量炎性细胞浸润;肺组织有明显的肺泡间质充血和增生;肠道病理表现为绒毛上皮脱落和乳糜泻;心脏组织出现炎症浸润、肌纤维排列紊乱和心脏肥大。
研究人员成功构建了 GETV 的反向遗传系统,包括全长感染性克隆和携带 EGFP 报告基因的克隆,并对拯救病毒的生物学特性、遗传稳定性、致病性等进行了全面分析。该研究成果为深入理解 GETV 的分子生物学机制、致病机制、开发疫苗以及研究病毒与宿主的相互作用提供了重要工具,有助于推动 GETV 相关疾病的防控研究,对保障动物健康和公共卫生安全具有重要意义。