作者:陈晨 来源:科学时报 发布时间:2009-6-29 0:37:42
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何建国小组提出鱼类虹彩病毒新属

在NSFC-广东联合基金重点项目的资助下,中山大学海洋学院教授何建国项目组完成3个脊椎动物虹彩病毒全基因组序列的测定和分析。在此基础上,他们提出了虹彩病毒的一个新属,并找到该病毒里3个与鱼类免疫信号传导系统相互作用的基因。
 
在鳜鱼、石斑鱼、大黄鱼等多种海淡水养殖鱼类中频繁流行,对鳜鱼(俗称桂花鱼)的致死率接近100%,对石斑鱼、美国红鱼等种类的致死率也极高,致使感染鱼类出现大面积死亡……这种可怕的病毒就是虹彩病毒,由它引起的疾病已成为危害我国养殖鱼类最严重的病毒病之一。
 
但是,目前尚无适当的疫苗或药物可以有效防治该疾病。
 
事实上,这也是我国水产养殖业整体情况的一个缩影。随着可捕捞资源的急剧减少,水产养殖已成为我国为满足人民群众日益增长的蛋白质需求而普遍实施的主要举措。但病害严重制约了我国水产养殖业的健康可持续发展。
 
“我国的水产养殖量占全世界70%,而相对应的是:近年来,病害导致的我国水产养殖业直接经济损失每年超过百亿元。而防治病害带来的药物滥用导致水产品药物残留等食品安全问题,又造成了病原微生物耐药性增加及养殖环境恶化;还会给我国水产品的出口自我设障。因此,开展病害发生和免疫防治研究非常重要。”何建国说道。
 
从基础开始的研究
 
何建国说:“就我个人观点而言,应用研究和基础研究很难被人为割裂,在技术发展的很多阶段,都是科学问题在基础研究中取得突破,才最终解决了技术问题。我们此次申请的NSFC-广东联合基金重点项目课题主要就是针对虹彩病毒病开展应用基础研究,并为应用研究奠定基础。”
 
何建国继续说道:“我们重点要解决的问题是虹彩病毒致病的分子基础,研究哪个功能基因导致发病,搞清楚病毒的致病基因与宿主的免疫系统之间的相互作用是怎样的。这样才能从源头上解决问题。”
 
何建国项目组的研究重点刚好契合了当前研究的热点——病原致病性相关的功能基因。
 
而整个科研大环境也为何建国的研究提供了坚实基础。基因大规模测序技术的成熟,大大促进了病原微生物基因组学数据库的丰富,基因组学揭示了生物体结构的遗传分子特征;而蛋白质组学研究则为揭示动态的生命过程提供了全新的认识。
 
蛋白质组学概念的提出使人们对疾病的了解深入到了系统的分子作用水平,为疾病的早期诊断、新药研发等提供了重要的高灵敏和高通量的技术途径。
 
提出虹彩病毒新属种
 
在完成3个脊椎动物虹彩病毒全基因组序列的测定和分析后,何建国及其项目组完成了传染性脾肾坏死病毒(ISKNV)基因组全序列测定、分类和控制。而这个传染性脾肾坏死病毒后来被确定为虹彩病毒的一个新属,并在该病毒分类修订中成为新增的细胞肿大病毒属的代表种。何建国笑道:“我们的运气很好。”
 
ISKNV是虹彩病毒科第三个被测定了基因组序列的病毒,也是第一个被测定了基因组序列的细胞肿大虹彩病毒。何建国在研究中发现,ISKNV是重要养殖鱼类鳜鱼暴发性流行病的病原,暴发期导致养殖鳜鱼死亡率接近100%。
 
何建国发现,ISKNV保守性强的主要衣壳蛋白基因核酸序列和氨基酸序列同源性与虹彩病毒科淋巴囊肿病毒属代表种LCDV-1和蛙病毒属代表种FV3同源性不超过50%。再结合其他蛋白氨基酸序列同源性、限制性内切酶谱分析、组织病理、宿主范围、地理分布等,何建国的项目组确定,ISKNV是独立于淋巴囊肿病毒属和蛙病毒属的虹彩病毒科的一个新属,并建议将世界上其他能引起细胞肿大的虹彩病毒均列入这一个新属,从而解决了虹彩病毒科细胞肿大虹彩病毒的分类问题。正是由于他们卓有成效的工作,国际病毒分类委员会(ICTV)在虹彩病毒科中增加了一个新属,命名为细胞肿大病毒属(Megeaocytoviurs),并且该新属以ISKNV作为代表种。
 
在提出ISKNV基础上,何建国项目组找到了该病毒里3个与鱼类免疫信号传导系统相互作用的基因。它们分别作用于干扰素诱导途径和NF—KB细胞信号传导通路的基因,最终能导致鱼出血、腹水。
 
另外,在建立鳜鱼病毒ISKNV分子生物学检测技术的基础上,何建国项目组系统研究了ISKNV的宿主范围、感染途径、传播途径、致病性、致病性与温度的关系、细胞免疫和对理化因子的敏感性等,确定ISKNV在鳜鱼养殖过程中主要是经水体传播。他们发现,该病毒对含氯消毒剂敏感,因而提出了以切断病毒传播途径为基础的用含氯消毒剂消毒的控制病毒暴发流行措施。该措施实施后,广东省南海市养殖鳜鱼病毒病发生率由50%下降到5%以下,效果非常显著。
 
等待弱活疫苗中试
 
目前,最有效地防治虹彩病毒病的方法是用针剂的形式给鱼体内植入抗原,就像给人打乙肝疫苗一样。
 
“而找出病毒的致病基因后,我们就可以通过基因敲除的方法来制造弱毒疫苗。”何建国解释道。即让鱼类感染失去致病基因的病毒,模仿自然感染,刺激机体产生免疫应答,这样既不会对鱼致病,又使其体内产生抗体而具有了抵抗性。这样一来,只要把鳜鱼浸泡在含有合适浓度弱活疫苗的水体里,即可预防虹彩病毒而无须再逐一进行注射。
 
这其中的原因是:即便仅是低等的脊椎动物,鱼类仍有较为完善的免疫系统,当机体受到病原生物刺激后,能够产生特异免疫应答,抵御病原入侵。因而可以通过研制、接种疫苗,刺激鱼类免疫系统,获得免疫保护,预防疾病的发生。
 
相对其他疫苗,弱活疫苗有其独特优势,因为其保护机理主要是模仿自然感染,刺激机体产生免疫应答。但活疫苗的安全性、经济效益、对环境的影响等问题仍然需要实践验证。
 
因此,何建国的研究成果要正式延伸成为基因工程疫苗产品,投入产业化应用,还有很长的路要走。
 
按照国家相关规定,何建国项目组首先要获得实验室数据,然后上报农业部审批以取得中试批文。
 
据何建国透露,他们项目组研制出的弱活疫苗实验室数据收集阶段已完成。在广东省佛山市顺德区的实验中,5000尾淡水鱼只死了两条,且其死因并非虹彩病毒,而疫苗对海水鱼的保护率也达到80%。接下来,他们将向农业部申请中试批文,一旦获批,即投入规模化中试,以期早日实现虹彩病毒基因工程疫苗的产业化。
 

 
虹彩病毒病的病原为虹彩病毒,主要位于病鱼脾脏,其次是肾脏。病鱼外观体色发黑,鳃失血,死前作挣扎状游泳。解剖检查,脾脏发炎肿大成球状或近球状,胆变深绿色。虹彩病毒病危害真鲷、石斑鱼、条石鲷、鲈鱼和虹鲧。每年6~10月是发病的高峰,真鲷当年鱼种死亡率达到30%~90%。石斑鱼鱼种的死亡率可达60%以上,如果伴随有细菌或寄生虫继发感染,其死亡率高达90%,而25厘米以上的鱼死亡率降至5%~30%。虹彩病毒病可水平传播,由发病鱼通过水及饵料传染健康鱼。
 
《科学时报》 (2009-6-29 A4 科学基金)
 
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