综述：口蹄疫：基因组和蛋白质组结构、抗原位点、血清型关系、免疫逃逸、近期疫苗开发策略及未来展望

这篇综述聚焦口蹄疫（FMD），详细剖析了口蹄疫病毒（FMDV）的基因组和蛋白质组结构、免疫逃逸机制，探讨了血清型关系、抗原位点变化。同时，梳理了传统及新型疫苗的研发策略，为防控 FMD 提供了全面且有价值的参考，值得关注。

　　

引言

口蹄疫（Foot-and-mouth disease，FMD）是一种极具传染性的疾病，对家养和野生偶蹄动物的经济和贸易影响巨大。在 FMD 流行地区，每年经济损失估计在 65 亿至 210 亿美元之间，无 FMD 的国家也会因防控产生超 15 亿美元的成本，非洲地区每年损失超 20 亿美元。

FMD 的病原体是口蹄疫病毒（FMDV），属于小核糖核酸病毒科（Picornaviridae）口疮病毒属（Aphthovirus）。该病毒主要通过与感染动物、其分泌物或受污染饲料的直接或间接接触传播，还能通过气溶胶远距离传播。FMD 的临床症状包括发热、四肢、口腔、乳房、乳头和鼻腔出现严重水疱，成年动物死亡率相对较低，但幼崽常因心肌炎死亡，发病率和死亡率较高。

FMDV 在免疫学上有 7 种不同血清型（A、O、C、Asia-1、SAT1 - 3），埃及的致病血清型主要是 A、O 和 SAT2。埃及首次记录的 FMD 疫情由 SAT2 血清型在 1950 年引发，后续多种血清型反复出现，尽管实施了强制免疫，疫情仍时有发生。当前商业灭活疫苗在应对 FMD 时面临诸多挑战，如交叉保护效力有限、病毒遗传变异和重组频繁等。

解析 FMDV 用于疫苗设计

FMDV 是一种小型无包膜二十面体病毒，由 60 个拷贝的 4 种结构蛋白（VP1、VP2、VP3 和 VP4）组成，基因组为约 8.5kb 的线性单链正链 RNA，包含一个开放阅读框（ORF），编码约 7000 个核苷酸的多聚蛋白。多聚蛋白经病毒编码的蛋白酶（L 和 3C）切割，产生 15 种成熟病毒蛋白。

前导蛋白（LPro）

前导（L）蛋白位于病毒多聚蛋白 N 端，有 Lb 和 Lab 两种形式，具有木瓜蛋白酶样半胱氨酸蛋白酶活性，可切割多聚蛋白 L/P1 区域，激活翻译起始因子的终止，还参与病毒复制和抑制宿主防御机制。去除 Lb 编码序列会显著削弱病毒感染性，对经典疫苗生产有潜在益处。

衣壳前体 P1 - 2A

Lpro酶在 N 端切割 P1 - 2A 前体，使其酰化，这对病毒复制至关重要。P1 - 2A 前体经 3C 蛋白酶进一步切割为 VP0、VP3、VP1 和 2A 肽。在衣壳组装过程中，VP0 在细胞伴侣 HSP90 和 P1 - 2A N 端肉豆蔻酰化作用下裂解为 VP4 和 VP2，形成病毒衣壳五聚体。VP1 中的 YCPRP 基序对衣壳前体加工十分重要，其改变会导致衣壳前体错误折叠和加速降解。

2BC 前体

3C 蛋白酶切割 2BC 前体产生非结构蛋白 2B 和 2C。2B 是一种短疏水性蛋白，具有 viroporin 功能；2BC 蛋白可抑制蛋白质向细胞表面运输，减少病毒暴露于宿主免疫系统，这一功能需 2B 和 2C 同时表达。

3ABCD 前体

3ABCD 前体的切割是病毒多聚蛋白加工的关键步骤，产生 3A 肽、3 种 3B 蛋白（3B1、3B2 和 3B3）、3Cpro和3Dpol。FMDV 3A 蛋白功能尚不完全清楚，可能影响宿主特异性和毒力。3B 蛋白与病毒 RNA 复制起始相关，3Cpro和3Dpol是抗病毒药物开发的潜在靶点。目前已能在细胞中表达切割后的衣壳蛋白并组装成病毒样颗粒（VLPs）。

FMDV 的结构和非结构蛋白及其免疫逃逸策略

抗病毒免疫反应由先天免疫信号通路触发，模式识别受体（PRRs）识别病原体相关分子模式（PAMPs），激活免疫分子的产生，如 I 型干扰素（INF）、干扰素刺激基因（ISGs）和炎性细胞因子。FMDV 通过多种结构和非结构蛋白干扰这一过程，实现免疫逃逸。

结构蛋白的免疫逃逸作用

VP1 和 VP3 主要抑制 INF 产生，削弱宿主抗病毒反应；VP2 和 VP4 则促进病毒复制。VP1 在诱导中和抗体（nAbs）、介导免疫反应、促进病毒复制等过程中起关键作用，它能与多种宿主蛋白相互作用，影响 IFN 产生和信号通路。VP2 通过与宿主热休克蛋白 HSPB1 相互作用，降低 IFN - I 通路活性，增强病毒复制。VP3 在病毒装配和抑制先天免疫反应中起重要作用，其特定氨基酸残基影响病毒毒力和复制，还能与多种蛋白相互作用，抑制 IFN 信号通路。VP0 和 VP4 也通过特定机制抑制先天免疫反应，促进病毒复制。

非结构蛋白的免疫逃逸作用

Lpro在促进 FMDV 复制的同时，通过多种机制抑制宿主免疫反应，如切割真核起始因子（eIF4G）、抑制 IFN 调节因子（IRF3/7）等。2B 蛋白通过干扰宿主分泌途径，抑制 MDA5 和 RIG - I 表达，破坏线粒体，影响免疫反应。2C 蛋白干扰 cGAS - STING 通路，激活 NLRP3 炎性小体，还能抑制自噬体与溶酶体融合，利于病毒存活。3A 蛋白通过下调相关蛋白表达、抑制 IRF3 磷酸化等机制逃避宿主免疫反应。3Cpro在宿主细胞转录组和蛋白质组调控中起关键作用，切割多种细胞因子和调节蛋白，抑制宿主蛋白合成、干扰 NF - κB 和 IRF 活性、破坏自噬和 JAK - STAT 信号通路。

FMDV 血清型关系和匹配

FMDV 的快速进化导致流行毒株与现有疫苗之间常出现抗原不匹配，这是疫苗失效的主要原因之一。感染一种血清型的 FMDV 无法对其他血清型提供交叉保护，感染康复动物可能成为病毒携带者且仍易感染其他血清型。

在埃及和埃塞俄比亚，对 FMDV 血清型的研究发现，不同血清型与疫苗株存在差异。埃及的血清型 O 与 EA - 3 拓扑型相关，与疫苗株有一定差异；SAT2 血清型出现新拓扑型。埃塞俄比亚的血清型 A 和 O 在特定氨基酸位点发生突变。通过病毒中和试验等方法分析血清型与疫苗株的抗原匹配度，发现部分疫苗在特定地区有效，但仍需不断监测和调整疫苗配方。

抗原位点替换

研究 FMDV 关键突变和结构变化对理解病毒遗传学、宿主相互作用和疫苗开发具有重要意义。不同血清型的 FMDV 在抗原位点发生多种突变，如 Asia - 1 血清型 VP2 蛋白 B - C 环的 Asp - to - Asn 替换，降低了病毒与单克隆抗体的反应性和毒力；A 血清型 VP1 蛋白 B - C 环和 G - H 环的氨基酸替换影响疫苗匹配；O 血清型 5’UTR 区域假结（PK）的缺失改变宿主范围。此外，对3Cpro和3Dpol等蛋白的突变研究也为疫苗开发提供了思路。

口蹄疫疫苗的传统与最新趋势比较

FMDV 疫苗接种的一般考虑

当前 FMD 疫苗存在诸多局限性，如长期保护不足需多次接种、热稳定性差依赖冷链、接种动物可能成为无症状携带者、部分疫苗含 NSP 痕迹影响区分感染与接种动物（DIVA）策略、生产成本高和价格昂贵等。在流行地区，FMD 疫苗通常为多价，需含至少三个保护剂量（PD50），并添加佐剂。疫苗接种失败原因复杂，包括疫苗质量、接种不当、宿主因素和病原体变异性等，此外，后勤、经济、意识和政策等系统性问题也会影响疫苗接种效果。

灭活疫苗

目前市场上的 FMD 疫苗主要是经 BEI 处理去除 NSP 的灭活疫苗，有单价、二价和多价制剂，抗原浓度高，可在液氮中保存，主要用于无 FMD 地区的应急接种。但这类疫苗存在病毒逃逸风险、保质期短、需定期加强接种等问题。研究发现一些佐剂如 Quil - A、大肠杆菌 DNA 等可增强疫苗免疫效果，纳米颗粒和纳米材料作为新型佐剂也展现出潜力。通过基因工程改造灭活疫苗，可提高其安全性和有效性，增强对多种血清型的保护。

活减毒疫苗（LAVs）

研究人员通过传统细胞培养传代和基因编辑等技术开发 LAVs，旨在平衡疫苗安全性和免疫原性，诱导持久免疫。对LPro的实验性修饰和同义密码子去优化等方法在动物实验中取得一定成果，但部分减毒方法存在毒力返强风险，需谨慎评估。

植物转基因疫苗

植物转基因疫苗利用植物细胞生产复杂抗原，具有成本效益高、可解决灭活疫苗运输和储存问题等优势。VP1 结构蛋白已在多种植物中成功表达，一些转基因植物疫苗在动物实验中诱导了免疫反应，但仍面临转基因蛋白检测和表达等挑战。

DNA 疫苗

DNA 疫苗通过质粒携带微生物基因，可刺激 T 和 B 细胞，具有安全性高、易于制造、无需冷链保存等优点，还可整合 DIVA 标记基因。在动物实验中，编码 FMDV 衣壳蛋白和3DPol蛋白的 DNA 疫苗展示出保护免疫效果，但存在需多次高剂量接种、免疫反应存在差异等问题。此外，核酸适配体和 Gibson 组装等技术为 DNA 疫苗开发提供了新方法。

基于表位的疫苗

基于表位的肽疫苗是一种创新疫苗，利用病原体的小蛋白片段（表位）触发免疫反应。它具有生产成本低、稳定性好、无感染性成分和利于 DIVA 等优点，但存在部分免疫、抗原位点覆盖有限等缺点。通过预测和研究 FMDV 的 B 细胞和 T 细胞表位，开发合成肽疫苗和树状聚合物肽疫苗，在动物实验中取得了一些有前景的结果。

FMDV 活载体疫苗

重组病毒载体是一种基因疫苗，将 FMDV 序列整合到修饰的病毒基因组中，通过感染宿主细胞表达抗原，引发免疫反应。多种病毒载体如痘苗病毒、疱疹病毒、腺病毒等已用于 FMDV 疫苗开发，但免疫反应可能会降低疫苗有效性。研究人员通过改进载体设计，提高疫苗效果。

病毒样颗粒

病毒样颗粒（VLPs）是不含核酸的空病毒衣壳，具有增强 DIVA 能力、降低生物安全要求和经济效益等优势，可刺激树突状细胞，促进体液免疫。多种 VLPs 疫苗已被开发，包括针对多种病原体的多价疫苗，在动物实验中表现出良好的免疫原性和保护效果。

结论

FMD 是一种极具传染性且经济破坏性的病毒性疾病，防控面临诸多挑战，主要源于 FMDV 复杂的免疫逃逸策略。深入了解 FMDV 蛋白及其在抑制宿主免疫反应中的作用，对开发针对性防控措施至关重要。有效的 FMD 疫苗接种是防控关键，但需考虑血清型多样性和缺乏交叉保护的问题。利用免疫信息学设计基于表位的疫苗有望解决这一挑战。未来应持续监测疫苗株与流行株的匹配度，探索新型疫苗技术，如纳米颗粒、佐剂和联合疫苗策略，以提高疫苗效力、稳定性和安全性。同时，解决疫苗接种的系统性障碍，对提高疫苗覆盖率和防控 FMD 至关重要。