综述:非洲猪瘟病毒体外传代培养进展及其对疫苗开发的意义

【字体: 时间:2025年10月14日 来源:Animal Diseases 2

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  本综述系统探讨了非洲猪瘟病毒(ASFV)体外培养技术突破如何推动减毒活疫苗(LAV)开发。文章指出,通过非猪源细胞系(如Vero、MA-104)连续传代可诱导病毒基因组缺失(如MGF、LVR区域),实现安全有效的减毒;而猪源巨噬细胞 immortalized 细胞系(如ZMAC-4)则能平衡免疫原性与规模化生产需求。文中强调现代合成生物学工具(如CRISPR/Cas9、酵母TAR克隆)可精准构建疫苗候选株,但需警惕毒力回复风险。该综述为ASF疫苗的理性设计与产业化提供了关键路径。

  
非洲猪瘟的全球危机与疫苗研发困境
非洲猪瘟(ASF)是由非洲猪瘟病毒(ASFV)引起的烈性传染病,急性感染死亡率可达100%,近年来在亚欧大陆的复燃引发全球动物卫生与食品安全危机。ASFV作为已知唯一的DNA虫媒病毒,其基因组庞大(170-190 kb),编码超过150种蛋白,且专性感染单核-巨噬细胞系,这种特殊的宿主嗜性极大限制了体外培养效率,阻碍了传统灭活疫苗或亚单位疫苗的开发。
体外培养技术:从金标准到产业化突破
原发性猪巨噬细胞(pMOs)虽是ASFV感染的生理学“金标准”模型,但存在扩增难度大、成本高及伦理争议等瓶颈。为此,研究者转向两类连续细胞系:
  1. 1.
    非猪源细胞系(如Vero、COS、MA-104):通过连续传代可诱导ASFV基因组缺失(如MGF360/505、LVR区域),实现病毒减毒。例如,Georgia 2007/1毒株在Vero细胞中传110代后完全丧失毒力;MA-104衍生的CA-CAS-01-A细胞系则成功培育出疫苗候选株ASFV-MEC-01,接种猪只后实现100%攻毒保护。
  2. 2.
    猪源细胞系(如IPAM、ZMAC-4): immortalized 巨噬细胞系能更好维持病毒天然嗜性,例如ZMAC-4细胞支持高滴度病毒复制且保持疫苗株免疫原性,为符合GMP标准的大规模生产奠定基础。
传代适应中的基因组演化与减毒机制
连续传代本质是病毒在选择性压力下的定向进化过程。研究发现,ASFV在非猪源细胞中传代时,常出现左可变区(LVR)和多基因家族(MGF)的缺失,这些区域编码的蛋白(如CD2v、UK/DP96R)参与免疫逃逸,其缺失直接导致毒力减弱。例如,BA71V参考株即是通过Vero细胞适应获得MGF缺失而减毒。然而,这种适应可能伴随巨噬细胞嗜性下降,例如ASFV-G-ΔI177L疫苗株虽能提供无菌免疫,但其在传代中出现的C257L基因回复突变可能引发毒力恢复。
现代生物技术加速疫苗理性设计
合成基因组学与反向遗传学技术实现了ASFV基因组的精准编辑。酵母TAR克隆系统可组装全长病毒DNA,而CRISPR/Cas9则能靶向敲除毒力基因(如I177L、A137R)。例如,ASFV-G-ΔI177L/ΔLVR疫苗株通过理性设计删除I177L基因,并在传代中自然获得LVR缺失,展现出“设计+演化”双轨策略的优势。此外,3D细胞培养模型可模拟体内微环境,有望提升减毒过程的预测准确性。
毒力回复:安全性的达摩克利斯之剑
LAV的核心风险在于体内传代时可能通过补偿性突变或同源重组恢复毒力。例如,ASFV-G-ΔI177L在猪体内传代后,C257L基因出现多位点协同突变,导致毒力再现。为应对此挑战,需采用多维稳定性评估方案,包括深度测序监测低频变异、转录组分析及体外共培养系统模拟体内压力。人工智能模型可通过分析基因组进化规律预测潜在回复突变位点,为设计不可逆减毒株提供新思路。
未来展望:安全、广谱与可生产性的三角平衡
下一代ASF疫苗需突破三个维度:
  1. 1.
    安全性:通过多基因缺失组合(如ASFV-HLJ/18-7GD缺失7个基因)或引入遗传稳定性标签(如自杀基因)消除回复风险;
  2. 2.
    广谱性:筛选能激发交叉保护性CD8+ T细胞应答的保守抗原表位;
  3. 3.
    可生产性:开发无血清悬浮培养的 immortalized 细胞系(如IPKMs),满足GMP级疫苗量产需求。
    唯有将理性设计、先进生产工艺与多层次安全性验证相结合,才能终结ASF这场持续百年的动物疫情。
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