《Poultry Science》:Retrospective identification of an A3B1 reassortant infectious bursal disease virus in South Korea
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传染性法氏囊病病毒(infectious bursal disease virus,IBDV)的基因分型传统上依赖于VP2(A片段)序列分析,而涉及B片段(VP1)的重组事件在常规分子监测中很可能被遗漏。本研究对2012年至2021年间从韩国禽类
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传染性法氏囊病病毒(infectious bursal disease virus,IBDV)的基因分型传统上依赖于VP2(A片段)序列分析,而涉及B片段(VP1)的重组事件在常规分子监测中很可能被遗漏。本研究对2012年至2021年间从韩国禽类中收集的11株IBDV毒株进行了回顾性分析,通过配对VP2和VP1测序及系统发育分析,基于这种双片段方法,研究人员将这些毒株划分为六种基因型:A1aB1、A1bB1、A2bB1、A2dB1、A3B1和A3B2。其中两株分别于2014年和2021年采集自全罗南道(Jeonnam Province)的毒株14D31和21RI78被鉴定为A3B1重组体:其VP2序列聚类于超强毒A3基因群,而其VP1序列则归属于类经典B1基因群而非B2。所有其他A3毒株均携带预期的B2基因群VP1片段,与常规A3B2基因型一致。在相隔七年的毒株中检测到相同的重组基因型,提示A3B1重组体已在韩国禽群中持续存在,而非孤立的偶发事件。这些发现支持在IBDV监测中将VP1测序与常规基于VP2的分析相结合,并为A3B1重组毒株在韩国的长期流行提供了证据。
论文解读文章
一、研究背景与问题
传染性法氏囊病(infectious bursal disease,IBD)是由传染性法氏囊病病毒(infectious bursal disease virus,IBDV)引起的一种对养鸡业具有重要经济意义的病毒性疾病,可导致急性发病、免疫抑制及全球范围内的重大生产损失。IBDV拥有双节段双链RNA基因组,其中A片段编码VP5及多聚蛋白前体(经加工产生pVP2/VP2、VP4和VP3),B片段则编码病毒RNA依赖性RNA聚合酶VP1。传统上,IBDV的分子表征与基因分型(G1–G7)完全依赖于VP2高变区(hvVP2)序列分析,但仅基于VP2的分类无法反映B片段独立的进化历史。为此,学界建立了纳入两个片段的统一双名法命名体系(AxBy)。在该体系下,典型的超强毒(vvIBDV)毒株被归类为A3B2,而经典毒株被指定为A1B1。共感染期间不同片段间的重组可产生新的基因组组合,如A3B1基因型——其拥有类vvIBDV的A片段和类经典的B片段。全球范围内,A3B1重组体已在西欧成为优势田间基因型,并在土耳其禽群中频繁报道,具有重要的流行病学意义和异质性致病性。
在韩国,IBD的流行病学格局近年发生显著变化:历史上典型的vvIBDV(A3B2)曾引发重大疫情,但2019至2022年的监测显示典型vvIBDV已鲜有检出,新型抗原变异型IBDV(特别是A2d谱系)已成为优势流行株。韩国动物健康综合系统(KAHIS)的全国统计也显示2020年起报告的IBD病例数急剧下降。然而,这些宏观疫情统计和常规hvVP2分析无法区分典型的A3B2 vvIBDV与携带A3来源A片段的重组病毒,因此报告病例的减少并不必然意味着A3来源谱系已从韩国禽群中完全消失。尽管2017年韩国曾公布一株A3B1毒株的基因组序列,但该报告缺乏全面的流行病学背景和时间线分析,A3B1重组体是否曾在韩国历史性流行以及何时首次出现,仍是关键的缺失环节。为阐明韩国A3来源谱系的遗传多样性和进化时间线,严格需要VP2与VP1双片段的配对分析。
二、研究内容与主要结论
本研究对2012年至2021年间从韩国禽类中收集的11株IBDV历史田间分离株进行了回顾性双片段分子表征。通过配对VP2和VP1系统发育分析,这些毒株被划分为六种基因型:A1aB1、A1bB1、A2bB1、A2dB1、A3B1和A3B2,揭示了高度多样且重叠的流行病学图景。最值得注意的是,仅基于hvVP2分析传统上会被归类为超强毒IBDV(vvIBDV)的两株分离株(14D31和21RI78),因其携带类经典的B1片段B而被明确鉴定为A3B1重组体。这一关键差异凸显了单片段基因分型的局限性,该策略可能掩盖重组事件并提供不完整或误导性的田间多样性描述。
14D31(2014年分离)和21RI78(2021年分离)被回顾性鉴定为A3B1重组体,为韩国IBDV进化提供了关键的时间线见解。此前韩国曾于2017年短暂公布过A3B1基因组组合,但其进化轨迹未获澄清。研究发现A3B1重组体早在2014年就已在韩国国内家禽养殖场出现或被引入。值得注意的是,两株毒株均分离自同一地理区域(全罗南道灵光郡),相隔七年,在VP2(99.1%)和VP1(99.8%)区域共享极高的核苷酸同一性。尽管中间年份缺乏系统采样无法断定其持续局部流行,但高度序列相似性提示该谱系可能经历了长期未被发现的维持,或从共同祖先来源被反复引入。此外,它们在系统发育上更接近现有亚洲A3背景,而非近期扩张的西北欧A3B1谱系,暗示其具有独立的进化起源。
三、关键技术方法
研究人员从韩国动植物检疫局(APQA)禽病部门历史档案中选取11株IBDV分离株(2012–2021年,来自肉鸡、韩国土鸡、蛋鸡和种鸡),对法氏囊组织匀浆进行RNA提取和逆转录PCR(RT-PCR),扩增VP2和VP1部分序列,通过Sanger双向测序获得序列。随后基于361-nt的VP2片段(对应661–1021位)和1,051-nt的VP1片段(对应319–1369位)分别构建邻接法系统发育树(Kimura双参数模型,1,000次自举检验),进行成对核苷酸同一性分析,并推导氨基酸序列分析VP2高变区及VP1特定谱系相关位点。基因分型依据Michel和Jackwood(2017)及Islam等(2021)、Wang等(2021)提出的分类体系。
四、研究结果
流行病学与病理学特征:11株分离株来自韩国六个地区,以肉鸡为主(7/11)。法氏囊大体病变多样,包括肿大、出血、萎缩、红斑和浆液性渗出。组织病理学检查中,淋巴细胞耗竭是最一致的病变,其他发现包括淋巴样坏死、巨噬细胞浸润、滤泡相关上皮细胞耗竭、伴炎性细胞浸润的出血及囊肿形成。A3基因群毒株的大体病变模式不一,未显示与特定A3基因型的统一相关性。
VP2部分序列系统发育分析:基于361-nt VP2片段,11株毒株被划分为三个A基因群。三株(12D27、13Q19、13Q50)归入A1基因群(含经典强毒A1a和经典弱毒A1b谱系);两株(19D44、20D39)分别归入美国变异型A2b和中国变异型A2d谱系;其余六株(12Q19、12Q25、14Q554、14D31、19D19、21RI78)归入超强毒相关A3基因群。A3B2毒株在系统发育树上分布于多个亚支,显示遗传异质性。
VP1部分序列系统发育分析:基于1,051-nt VP1片段,11株毒株被划分为B1和B2两个基因群。七株(12D27、13Q19、13Q50、14D31、19D44、20D39、21RI78)归入B1基因群,主要包含类经典和非超强毒VP1序列;其余四株(12Q19、12Q25、14Q554、19D19)归入类超强毒B2基因群。14D31和21RI78在B1亚支中形成紧密相关的一对。
基因型分类:结合VP2和VP1系统发育,11株毒株被划分为六种基因型。14D31和21RI78因VP2归入A3而VP1归入B1,被分类为A3B1重组体;12Q19、12Q25、14Q554和19D19为典型的A3B2;13Q19为A1aB1;12D27和13Q50为A1bB1;19D44为A2bB1;20D39为A2dB1。
VP2核苷酸序列分析:成对比较支持系统发育分类。A3B1毒株14D31与AF508176(A3)同源性最高(98.5%),21RI78与AF508176和HK46同源性最高(97.6%),两株间VP2同一性为99.1%。A3B2毒株与日本、欧洲或亚洲参考株显示不同水平的最高同一性。
VP1核苷酸序列分析:A3B1毒株14D31与P2(德国,1977)同一性最高(99.8%),21RI78在分析的VP1区域内与P2完全一致,并与多个B1参考株共享99.8%同一性。两株间VP1同一性为99.8%。它们与Bursine-2样弱毒谱系距离较远(96.3%–96.7%),与韩国A3B1毒株JBN2011同一性为96.1%–96.3%,其B片段与本研究2012年田间样本中的疫苗样A1bB1毒株12D27共享99.8%和99.5%同一性,支持将其B片段归入B1基因群。
VP2蛋白氨基酸分析:六株A3毒株总体上保留特征性A3氨基酸特征(222A、242I、249Q、253Q、256I、279D、284A、286T、294I、299S)。两株A3B1毒株均存在G254D替换(254位位于VP2高变区,与抗原性相关),21RI78另有D279N替换。A2毒株显示不同的变异相关氨基酸模式,其中20D39虽属A2d谱系,但在222和249位缺乏典型变异株残基(为222A和249N而非222T和249K),提示该扩张谱系内存在抗原性分歧。A1毒株总体呈经典或疫苗样特征,13Q50因222S而区别于其他A1毒株。
VP1蛋白氨基酸分析:VP1 145–147位氨基酸三联体区分了B1和B2基因群。七株B1毒株中,13Q50、12D27、19D44、14D31和21RI78携带NEG三联体,13Q19和20D39携带NED;四株B2毒株均携带TDN三联体。两株韩国A3B1毒株的NEG三联体与波兰Bpop/03和德国D3976/1等A3B1参考株一致,而中国SH95和拉脱维亚25/11则携带NED,表明A3B1毒株内在147位存在变异。VP1 163位丙氨酸在所有研究毒株中保守,仅20D39携带A163V替换。
五、讨论与结论
本研究的核心发现是A3B1重组体在韩国禽群中的历史存在和持续流行。2014年和2021年分离自同一地区的两株A3B1毒株共享极高序列同一性,提示该谱系可能长期未被检测地维持或反复引入。它们与亚洲A3背景更接近而非西欧谱系,暗示独立进化起源。氨基酸比对支持基因型分类,但大体和组织病理学病变与特定A3基因型无一致相关性,可能受宿主因素、日龄或并发感染影响。既往实验感染研究显示A3B1重组体可呈现显著不同的致病型:波兰Bpop/03在SPF鸡中造成80%死亡率和急性IBD病变,而拉脱维亚25/11不引起死亡或临床症状但诱导严重法氏囊萎缩和脾肿大。后一种表型的A3B1病毒可在无显著死亡的情况下造成实质性法氏囊损伤,因此很可能逃避依赖临床明显疫情通报的被动监测系统。
研究结论:尽管KAHIS全国统计显示2020年以来报告IBD病例宏观下降,近期监测报告提示常规vvIBDV耗竭,但2021年分离株21RI78被鉴定为A3B1重组体表明,A3来源的A片段并未从韩国禽群消失,而是继续以与弱毒谱系B片段组合的形式流行。类似的流行病学转变已在西欧和英国发生,A3B1成为优势田间基因型而典型A3B2变得罕见。由于A3B1病毒可在无明显临床死亡率的情况下造成严重免疫抑制,仅依赖显著疫情通报的被动监测极易漏检。因此,未来韩国IBDV监测必须转向常规配对VP2和VP1表征,以准确追踪重组田间动态并更新国家疫苗接种策略。