《Research in Veterinary Science》：Spatiotemporal distribution and genetic characteristics of porcine reproductive and respiratory syndrome virus-2 lineage 1 in Japan from 2020 to 2023
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日本2020-2023年PRRSV病毒ORF5基因分子流行病学分析，检测到1207个序列，分为L1、L4、L5、L8、L9、L11六个谱系。L1谱系显著上升，关东地区以L1B为主（80%），关西则呈现L1A/B/E/I多样性。L5和L8谱系与疫苗株高度同源（>95%），而L1内部遗传异质性高达90.1%。首次实现日本全国范围ORF5标准谱系分类，揭示其L1亚型分布特征与全球（如美国L1C.5、中国NADC30/34-like）存在显著差异，为精准防控提供分子证据。
高井良辅 | 佐藤哲夫 | 米泽瑶里子 | 津美信之 | ぬくい亮平 | 杉浦勝明 | 平井修
一般财团法人日本生物科学研究所，日本东京青梅市新町9-2221-1，邮编198-0024
摘要
猪繁殖与呼吸综合征（PRRS）是由PRRS病毒（PRRSV）引起的全球主要猪病。本研究分析了2020年至2023年间通过常规诊断检测在日本发现的1207个PRRSV序列，并使用了基于开放阅读框5的标准谱系分类系统进行分类。系统发育分析确定了日本的六个谱系：L1、L4、L5、L8、L9和L11。值得注意的是，在研究期间L1谱系的流行率显著增加。L1菌株主要分布在关东和九州地区。在关东地区，L1B菌株占主导地位（80%），而九州地区的亚谱系多样性更高（L1A、L1B、L1E和L1I）。成对核苷酸同一性分析显示L1菌株群体内部具有高度遗传异质性（平均同一性为90.1%），而L5和L8菌株群体则高度同质（分别为97.9%和98.3%），并且与商业疫苗菌株的序列同一性很高（>95%）。本研究基于全球谱系系统，首次对日本的PRRSV进行了全国范围内的分子流行病学分析。研究结果突显了日本独特的L1亚谱系动态（例如L1B的优势），这与全球趋势（例如美国的L1C.5和中国及韩国的NADC30/34类菌株）有所不同，为制定有效的PRRSV控制策略提供了重要见解。
引言
猪繁殖与呼吸综合征（PRRS）是由PRRS病毒（PRRSV）引起的，对全球养猪业造成了巨大的经济负担。该疾病主要表现为母猪的繁殖失败以及所有年龄段的猪只出现呼吸系统疾病（Holtkamp等人，2013年；Neumann等人，2005年）。PRRSV属于Arteriviridae科Betaarterivirus属，是一种具有单链、正链、非分段RNA基因组的包膜病毒，基因组大小约为15 kb（Brinton等人，2021年）。该病毒已被分类为两个不同的物种：Betaarterivirus europensis（PRRSV-1）和Betaarterivirus americense（PRRSV-2）（Brinton等人，2021年）。PRRSV-2在北美和亚洲（包括日本）占主导地位（Jian等人，2025年；VanderWaal等人，2025年；Zhang等人，2022年），而PRRSV-1主要存在于欧洲（Yim-im等人，2025年）。
PRRSV-2表现出高度的遗传异质性，这主要是由于其RNA聚合酶的易出错特性以及频繁的重组事件（Fang和Snijder，2010年；Music和Gagnon，2010年）。这种快速进化导致不断出现新的菌株，给疾病控制带来了重大挑战，并降低了疫苗的有效性（Lee等人，2023年；Renukaradhya等人，2015年）。因此，分子监测至关重要。在结构蛋白中，由开放阅读框5（ORF5）编码的糖蛋白5（GP5）是系统发育分析的标准靶标，因为其具有显著的变异性（Yim-im等人，2023年）。
历史上，PRRSV-2的遗传分类依赖于限制性片段长度多态性（RFLP）分型（Wesley等人，1997年）。然而，RFLP缺乏进行全球系统发育比较和强大流行病学监测所需的分辨率（VanderWaal等人，2024年；Yim-im等人，2023年）。因此，基于标准化ORF5的系统发育系统已成为全球标准，该系统将PRRSV-2分为11个不同的谱系（L1?11），每个谱系下又包含多个亚谱系（Yim-im等人，2023年；VanderWaal等人，2024年，VanderWaal等人，2025年）。该系统为追踪病毒进化和传播提供了结构化的框架，并得到了PRRSView、PPRS-Loom和Nextclade等标准化工具的支持（Paploski等人，2019年；Yim-im等人，2023年；Zeller等人，2024年；VanderWaal等人，2025年）。
尽管已经建立了这一全球系统，但日本的分子监测历史上一直依赖于国内的簇分类方法（Kyutoku等人，2022年；Yoshii等人，2005年）。虽然这种国内方法有助于监测本地趋势，但它阻碍了日本菌株与全球分类的对接，从而模糊了它们的更广泛的系统发育背景。鉴于最近某些高毒力L1亚谱系（如中国的NADC30类和NADC34类，以及韩国的L1C类；美国的L1C.5变体）在全球范围内的出现和快速传播，这一知识空白尤为令人担忧（Lee等人，2023年；Yonezawa等人，2025年；Zhang等人，2018年；Zhao等人，2021年）。尽管最近的日本监测数据显示“Cluster IV”菌株的流行率有所增加（Kyutoku等人，2022年），并初步将其与L1菌株相关联（Yonezawa等人，2025年），但尚未进行全面的全国性分析以确定哪些具体的L1亚谱系正在传播，以及它们的动态是否与全球趋势一致。这种缺乏高分辨率、标准化数据的情况阻碍了准确的流行病学风险评估和有效、基于证据的防控策略的制定。
因此，本研究旨在通过应用全球公认的基于ORF5的谱系分类系统，重新评估2020年至2023年间在日本传播的PRRSV-2的时空分布和遗传多样性。主要目的是了解日益流行的L1亚谱系的动态，从而将日本的PRRSV-2情况置于全球流行病学背景中。
部分摘录
伦理声明
本研究中使用的所有样本均由兽医在常规诊断调查或猪场要求的监测项目中收集。没有专门为这项研究采集动物样本，因此不需要动物实验委员会的正式伦理批准。
样本收集和数据
2020年至2023年间，从日本19个县的70个农场共获得了1207个ORF5序列。这些样本的地理分布详见表1。
2020-2023年日本PRRSV-2的谱系分类
2020年至2023年间，从日本19个县的70个养猪场共收集了1207个PRRSV-2 ORF5序列。使用Nextclade平台进行的系统发育分析将这些序列分为六个不同的谱系：L1、L4、L5、L8、L9和L11。显示这些日本菌株与全球参考菌株之间关系的系统发育树见图1A。监测期间的累积流行率显示L4菌株最为
讨论
自Shi等人（2010年）提出系统发育分类系统以来，ORF5已被广泛用作理解PRRSV-2进化和流行病学的基础。利用这一标准化系统，本研究提供了2020年至2023年日本PRRSV-2分子流行病学的更新、更高分辨率的视角，改进了之前的国内簇分类方法（Kyutoku等人，2022年；Yoshii等人，2005年）。我们发现了六个谱系（L1、L4、L5、L8、L9和
结论
利用当前的国际谱系分类系统，本研究记录了2020年至2023年间PRRSV-2 L1谱系流行率的显著增加，并发现了日本各地L1亚谱系（L1A、L1B、L1D、L1E和L1I）的明显区域差异。关东地区L1B菌株的主导地位与九州地区多样的亚谱系景观形成对比。结合美国、中国和韩国的最新流行病学趋势，这些发现突显了日本的
CRediT作者贡献声明
高井良辅：撰写——初稿、可视化、软件开发、调查、数据分析、数据管理。佐藤哲夫：撰写——审稿与编辑、项目管理、调查、数据分析。米泽瑶里子：资源协调、调查、数据管理。津美信之：资源协调。ぬくい亮平：资源协调。杉浦胜明：撰写——审稿与编辑、资金筹集。平井修：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、调查、数据分析
资助
本研究未获得公共部门、商业机构或非营利组织的任何特定资助。
利益冲突声明
作者声明没有利益冲突。Y. Y.、N. T.和R. N.是Nisseiken有限公司的雇员。
致谢
作者感谢Nisseiken有限公司的销售团队在样本收集方面的协助。同时，我们也非常感谢林志珠博士、大黑和树先生、古屋良明先生、大岛良之先生、上池樱子女士和张志萱女士在实验室研究方面的支持。
