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面对新冠病毒,我们能从猪身上学点什么呢?

常熟理工李杰 生命科学前沿 2021-03-18

撰文:常熟理工李杰  转载留言即可

10万、50万、100万、150万……新冠病毒正在肆虐,全球确诊病例数字不断跳动上升。2019年年底开始,这场疫情袭击多国,迄今已蔓延至200多个国家和地区。同疾病较量,人类最有力的武器就是科学技术,人类战胜大灾大疫离不开科学发展和技术创新。而疫苗对疫情防控至关重要,已成为人类战胜疫情的关键所在。
作为一种新型病毒传染病,新冠疫情还没有特效药,疫苗才是人类应对传染病的终极武器。自疫苗的早期雏形“牛痘接种术”在18世纪诞生起,天花、麻疹、脊髓灰质炎、乙肝等曾肆虐全球的传染病,都通过疫苗接种得到了有效控制。如果新冠疫情成为一种季节性流行病,疫苗的开发和推广将成为最重要的防治措施。
有意思的是猪也经常受到冠状病毒的侵扰!猪和冠状病毒有着悠久的抗争史上,俗话说久病成良医,下面让我们看看人类可以从猪身上学习到什么吧。
目前为止,已经有六种猪冠状病毒被发现,其中包括属于α冠状病毒属的传染性胃肠炎病毒TGEV、猪呼吸道冠状病毒PRCV、猪流行性腹泻病毒PEDV、猪急性腹泻综合征冠状病毒SADS-CoV以及属于β冠状病毒属的猪血凝性脑脊髓炎病毒PHEV和属于δ冠状病毒属的。可以说,除了蝙蝠,猪可能是与冠状病毒打交道最多的动物了。今天我们就主要介绍一下猪流行性腹泻病毒相关的疫苗研发。
近年来,猪流行性腹泻在世界范围内广泛流行,中国、美国、韩国、加拿大等国家相继暴发疫情,给全球养猪业造成了巨大的经济损失。我国有29个省市自治区发生并流行猪流行性腹泻,其中猪病毒性腹泻有46%由猪流行性腹泻病毒引起。各种年龄段的猪均可以感染发病。其中新生仔猪发病率达80%~100%,死亡率80%以上。


猪流行性腹泻病毒经口、鼻感染猪后,主要侵入猪的小肠上皮细胞,引起细胞损伤,肠绒毛萎缩、脱落,导致小肠吸收面积大幅度减少,无法正常吸收营养物质,最终引起仔猪腹泻、脱水而死。
生猪生产上尚无针对猪流行性腹泻的特效药物。养殖场主要通过加强饲养管理、改善卫生条件、定期消毒、严格限制人员进出、疫苗免疫等措施进行预防和控制猪流行性腹泻。对于已经出现猪腹泻疫情的病猪,常见的治疗方法包括用于排空猪体内病毒和代谢产物的饥饿疗法,同时患病期间,要注意适时对病猪静脉或者腹腔注射5-10%葡萄糖盐水和5%碳酸氢钠溶液补充体液;其次是肌注肠白金加亚广圆蓝五肽等药物进行治疗。此外,“乌梅散”、“生姜茶叶汤”等中药对治疗和预防猪腹泻也有一定效果,而也有研究发现,甘草在体外可以通过抑制猪流行性腹泻病毒的侵入和复制来对抗病毒感染。
目前为止,常见的猪流行性腹泻疫苗包括灭活疫苗,弱毒疫苗,烟草花叶病毒、莴苣、土豆等转基因植物疫苗,TGEV-PEDV二联苗,以乳酸杆菌、减毒沙门氏菌、腺病毒为载体制备的病毒基因工程疫苗等,这些疫苗对于防控猪流行性腹泻取得了一些明显的成果。
灭活疫苗是指将分离培养的病原(如:病毒、细菌)通过如甲醛、二乙烯亚胺等理化方法进行处理得到没有活性但保留免疫原性的病原,并与合适的佐剂混合乳化制备而成的疫苗。目前,灭活疫苗广泛用于防控人、动物的传染病。与其他疫苗相比,灭活疫苗安全性好、无毒力返强风险;同时,灭活疫苗受母源抗体影响小、保存方便,而且能够很好刺激机体产生体液免疫应答。但灭活疫苗仅能通过交叉抗原递呈途径引起部分细胞免疫应答,对胞内病原保护效果差,此外,灭活疫苗使用剂量大,制备成本高。
除了灭活疫苗,弱毒活疫苗也是生产上应用最普遍的一种疫苗类型。生产上通过将病原微生物利用细胞传代等方式使其毒力下降,接着与牛奶、明胶等佐剂混合并经过低温冻干得到弱毒活疫苗。此外,从动物体内分离得到的自然弱毒株也可以用于制备弱毒活疫苗。严格意义上讲,弱毒活疫苗不包括通过基因工程方法改造致弱的病原微生物。由于弱毒活疫苗一定程度上保留了病原的感染特性,相对于灭活疫苗具有广泛的优点。首先,弱毒活疫苗可选择的免疫方式多样,包括口服、滴鼻、肌注等;其次,弱毒疫苗可以有效刺激黏膜免疫、细胞免疫、体液免疫,效果显著;第三,相比于灭活疫苗单次免疫要求剂量大,由于弱毒活疫苗可以在体内有效增殖,使用量较少。尽管弱毒活疫苗在应用上具备很大优势,但其容易受母源抗体影响、保存条件苛刻,同时存在返强风险,这也一定程度上限制了弱毒活疫苗的使用和推广。
随着分子生物学及DNA重组技术的发展,应用基因工程方法开发新型疫苗成为解决传统疫苗诸多缺点的重要选择。基因工程疫苗主要是指利用分子生物学技术对病原微生物基因组进行改造,获得毒力下降或丧失的突变株或者构建表达外源基因的重组毒(菌)株,进而制备得到的疫苗。此外,DNA疫苗、亚单位疫苗及转基因植物可食疫苗也属于基因工程疫苗的范畴。与传统疫苗相比,基因工程疫苗具有安全性好、成本低、易储存的优点,同时还可以做到一针防多病,而且使用基因工程疫苗有助于区分感染动物和免疫动物。尽管基因工程疫苗具有传统疫苗无法比拟的优势,但鉴于安全性考虑,我国规定转基因生物(包括基因工程疫苗)必须严格经过实验室及田间实验安全性检验方可允许大量使用。目前针对PEDV的基因工程疫苗大多还处于研究阶段,没有商品化疫苗出现。
尽管目前生产上使用的一些疫苗在一定程度上遏制了猪流行性腹泻疫苗的流行,但近年来猪流行性腹泻疫苗仍然时常暴发,通过对猪流行性腹泻疫苗病毒进行流行病学调查发现,流行毒株相较疫苗株S蛋白氨基酸序列发生了明显变化,导致目前使用的疫苗不能给仔猪提供完全保护力,从而引起PED大规模流行。
也就是说,目前基于PEDV经典毒株CV777(G1型)制备的疫苗已经无法有效刺激机体产生针对新型PEDV变异毒株(G2型)的黏膜免疫应答。这样的情况已经够糟心的了吧,更为糟糕的是,一些新的冠状病毒又向猪伸出了魔爪(猪δ冠状病毒PDCoV和猪急性腹泻综合征冠状病毒SADS-CoV)。
正如张文宏所说
“短期内新冠肺炎的防控,还是不能太寄希望于药物和疫苗带来神一样的结果,现在仍然要寄希望于中国广大民众的力量,坚决执行现在的防控策略,巩固现阶段的成果,把新型冠状肺炎控制住”,
“疫苗和药物有了,就能搞定疫情吗?流感有疫苗和药物而且不止一种,但流感每年都有暴发,都有人死亡,所以传染病的预防和控制是一个体系问题,并不是说有一个疫苗或者药物就能解决”。

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