口蹄疫病毒Cathay谱系VP1 G-H环置换疫苗拓宽抗原谱系覆盖面的研究

本研究针对中国境内共循环的四种O型口蹄疫病毒谱系（O/ME-SA/PanAsia、O/ME-SA/Ind2001、O/SEA/Mya-98和O/Cathay）中Cathay谱系变异导致现有疫苗效力下降的问题，通过基于嵌合病毒cDNA克隆的G-H环替换策略，构建了三种重组病毒。研究发现携带Cathay毒株G-H环的重组病毒在猪体内可针对四种谱系病毒均产生有效中和抗体，显著拓宽了抗原覆盖范围，为口蹄疫多价疫苗设计提供了关键理论依据。

　　

口蹄疫（Foot-and-Mouth Disease, FMD）作为感染偶蹄类动物的高度接触性传染病，至今仍在亚洲、非洲和南美洲部分地区广泛流行，给全球畜牧业造成严重经济损失。目前在中国流行的血清O型口蹄疫病毒（FMDV）包含四大谱系：ME-SA/PanAsia、ME-SA/Ind2001、SEA/Mya-98以及具有猪嗜性的Cathay谱系。近年来Cathay谱系病毒出现抗原变异，导致现有疫苗保护效果下降，亟需开发具有更宽抗原覆盖范围的疫苗毒株。

FMDV的VP1蛋白表面暴露的G-H环不仅是诱导中和抗体的主要抗原位点，也是病毒抗原变异和细胞吸附的关键区域。该区域包含高度保守的RGD（精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸）基序，通过与宿主整合素受体结合介导病毒入侵。先前研究表明，通过替换免疫优势表位可改善疫苗的交叉保护能力，但针对多谱系共流行背景下抗原谱拓宽的研究仍较为缺乏。

为此，研究团队在《Applied Microbiology and Biotechnology》发表论文，基于嵌合FMDV O/XJ/CHA/2017的感染性cDNA克隆，通过反向遗传学技术构建了三种G-H环替换重组病毒：分别携带PanAsia、Mya-98和Cathay流行毒株的G-H环序列。研究人员通过病毒拯救、免疫荧光鉴定、噬斑形态分析、生长动力学测定以及猪体免疫实验，系统评估了重组病毒的复制特性与免疫保护效果。

关键技术方法包括：利用基因合成与限制性酶切构建重组全长cDNA克隆；通过脂质体转染BSR/T7细胞回收病毒；采用免疫荧光 assay（IFA）检测病毒蛋白表达；运用噬斑试验和一步生长曲线分析病毒复制能力；通过液相阻断ELISA（LPBE）和病毒中和试验（VNT）检测猪血清抗体反应；采用二维病毒中和试验（2D-VNT）计算抗原匹配度（r₁值）。

遗传稳定性与生长特性分析

所有重组病毒在BHK-21细胞中连续传代10代仍保持遗传稳定性。与亲本病毒相比，携带G-H环替换的突变病毒在噬斑形态上呈现更大更清晰的空斑（1-6 mm），复制能力显著增强，病毒滴度提高约10倍，且可在12小时内引起完全细胞病变（表1，图3-4）。

免疫反应评价

猪体免疫实验显示，四种灭活疫苗均可在28天后诱导产生保护水平的LPBE抗体（＞1.8 log₁₀）。然而在中和抗体方面，仅携带Cathay毒株G-H环的rHN/XJ/18G-H疫苗能对四种谱系病毒产生广泛的中和反应（VN效价≥2.36 log₁₀），其余疫苗对Cathay病毒均未达到保护阈值（≤1.49 log₁₀）（图6）。针对2020年分离株O/GDLeiZh/2020的实验进一步证实，尽管该毒株G-H环存在两个氨基酸差异，rHN/XJ/18G-H仍能诱导有效中和反应（图7）。

抗原匹配度研究

通过2D-VNT计算的r₁值表明，所有疫苗与PanAsia、Ind2001和Mya-98谱系病毒匹配良好（r₁＞0.3），但仅rHN/XJ/18G-H对四种谱系均呈现良好覆盖（图8）。VP1氨基酸序列比对发现，Cathay病毒在抗原位点1（43位）和位点5（149位）等关键残基发生突变，这可能是导致抗原性差异的主要原因（图9）。

该研究通过分子设计证实了Cathay毒株VP1 G-H环在FMDV抗原漂移中的核心作用。所构建的rHN/XJ/18G-H重组病毒不仅具备优异的体外复制特性，更能诱导针对四种流行谱系的广泛免疫反应，解决了现有疫苗对Cathay病毒保护不足的难题。这项研究为开发广谱口蹄疫疫苗提供了创新性策略，对有效控制口蹄疫在中国及东南亚地区的传播具有重要实践意义。