口蹄疫疫苗新突破：插入24氨基酸VP1 G-H环表位的重组病毒实现对Cathay病毒的广谱抗原覆盖

本研究针对中国流行的O型口蹄疫病毒（FMDV）Cathay谱系与现有疫苗抗原不匹配的问题，通过反向遗传技术构建了在VP1 G-H环RGD基序上游插入20/24氨基酸表位的重组病毒。研究发现上游插入24氨基酸表位的病毒株不仅保持稳定的复制特性，还能在猪体内诱导针对四种主要谱系（包括Cathay病毒）的高水平中和抗体（p<0.01），为开发广谱覆盖的O型口蹄疫标记疫苗提供了关键候选株。

　　

口蹄疫（Foot-and-Mouth Disease, FMD）是一种感染猪、牛、羊等偶蹄动物的高度传染性病毒性疾病，对全球畜牧业造成重大经济损失。目前接种灭活全病毒疫苗仍是防控FMD最有效的措施，但病毒频繁的基因突变和抗原多样性给防疫工作带来巨大挑战。在中国，O型口蹄疫病毒流行谱系包括Mya98、PanAsia、Ind-2001和Cathay，其中Cathay谱系病毒对猪致病性强且抗原性与其他谱株差异显著，导致现有疫苗保护效果不理想。

为解决这一问题，Keqiang Zhang等研究人员在《Applied Microbiology and Biotechnology》发表了一项创新研究，他们通过基因工程手段在FMDV的VP1蛋白G-H环中插入外源表位，成功开发出具有广谱抗原覆盖潜力的重组疫苗候选株。

研究团队主要运用以下关键技术方法：

1. 1.
   反向遗传操作构建重组病毒：基于3B缺失的感染性克隆（pOFS/TURVP1/3B），在VP1 G-H环的132-133和156-157位点分别插入20氨基酸（aa）和24 aa的Cathay病毒表位，获得四种重组病毒。
2. 2.
   病毒生物学特性分析：通过空斑形态观察、一步生长曲线测定和传代稳定性实验评估病毒复制能力。
3. 3.
   免疫原性评价：在猪体内接种灭活疫苗，采用液相阻断ELISA和病毒中和试验（VNT）检测抗体反应，并通过二维VNT计算r1值评估疫苗匹配性。
4. 4.
   表位预测：使用IEDB数据库的BepiPred-2.0算法预测VP1蛋白的B细胞表位。

研究结果

生成重组FMDVs

成功 rescue 四种重组病毒：rHN/TURVP1/3B/GX-72R、GX-60R、GX-60L和GX-72L（数字代表插入表位长度，R/L表示插入RGD上游/下游）。Western blot和免疫荧光验证了VP1蛋白大小改变和3B表位缺失，电镜显示病毒颗粒形态正常。

重组FMDVs的生长特性

上游插入病毒（GX-60L和GX-72L）空斑形态和复制动力学与亲本病毒相似，而下游插入病毒（GX-60R和GX-72R）空斑变小、复制能力下降。传代20代后，下游插入病毒在衣壳蛋白中出现突变（如VP2-A171E），而上游插入病毒保持遗传稳定。

液相阻断ELISA检测结构蛋白抗体

接种疫苗后14天所有猪均产生FMDV特异性抗体，28天时抗体滴度均＞2.1 log₁₀，未接种对照组无抗体产生。

病毒中和试验（VNT）

亲本病毒疫苗对Cathay病毒（O/GXCX/CHA/2018）中和抗体滴度＜1:22（非保护性），而对其他三谱系病毒滴度＞1:128。上游插入疫苗均诱导对四谱系的保护性抗体（≥1:64），且24 aa插入疫苗（GX-72L）针对Cathay病毒的中和抗体显著高于20 aa插入疫苗（p<0.01）。

疫苗匹配分析

仅24 aa插入疫苗与所有四谱系流行株的r1值＞0.3，表明抗原性良好匹配。

抗原表位预测

24 aa插入引入独特新表位“LHVLAKNAE”，推测是其诱导更强中和抗体的原因。

结论与意义

该研究首次证明FMDV可耐受VP1 G-H环24 aa插入，且上游插入位点（132-133）更利于维持病毒复制能力和遗传稳定性。携带24 aa Cathay病毒表位的重组病毒（rHN/TURVP1/3B/GX-72L）在猪体内诱导针对四种O型FMDV谱系的广谱中和抗体，且疫苗匹配性分析显示其与当前流行株抗原性高度吻合。

这一工作不仅为解决Cathay病毒疫苗保护不足提供了高效候选疫苗株，也为未来设计具有广谱覆盖能力的FMD疫苗提供了重要思路。此外，3B表位缺失设计使疫苗具备区分感染与接种动物（DIVA）的潜力，符合FMD净化计划的需求。该研究展示了反向遗传技术在疫苗抗原设计中的强大应用，对推动FMD及其他病毒性疾病的疫苗研发具有借鉴意义。