王長(zhǎng)麗,黃禎雄,王勝秋,呂進(jìn),賓曉蕓,楊睿睿,唐華英
右江民族醫(yī)學(xué)院,廣西 百色 533000
新城疫(Newcastle disease,ND)是由副粘病毒科、腮腺炎病毒屬的新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)引起的禽類(lèi)致死性傳染病,死亡率高、傳播速度快,感染后主要癥狀包括呼吸窘迫、腹瀉、黏膜出血、循環(huán)障礙和中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷,甚至突發(fā)死亡[1-2],對(duì)我國(guó)養(yǎng)雞業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[3]。目前,傳統(tǒng)NDV疫苗免疫最為常用,雖相對(duì)制造成本低廉,但存在保護(hù)率低、免疫周期短、接種次數(shù)多、劑量大等缺點(diǎn)[4]。NDV疫苗研究進(jìn)展較快,從傳統(tǒng)滅活疫苗到亞單位疫苗、DNA疫苗、重組疫苗。重組桿狀載體疫苗相對(duì)免疫周期長(zhǎng)、保護(hù)效價(jià)高,是目前預(yù)防ND普遍采用的疫苗手段。重組疫苗的臨床應(yīng)用研究較少,通過(guò)添加佐劑增強(qiáng)免疫效果是一種主要的預(yù)防途徑。Gaston[5]首次提出免疫佐劑是一種用于提高疫苗中抗原免疫原性的輔助物質(zhì),能夠增強(qiáng)疫苗免疫原性和保護(hù)性。近年來(lái),免疫刺激的DNA序列CpG ODN備受關(guān)注。CpG ODN(oligodeoxynucleotides containing CpG motifs)是含CpG基序的人工合成的寡聚脫氧核苷酸,常作為活疫苗佐劑,可以激活非特異免疫系統(tǒng)的細(xì)胞,進(jìn)而刺激和調(diào)節(jié)獲得性免疫應(yīng)答[6-7],廣泛應(yīng)用于禽類(lèi)多種疫苗研究。根據(jù)結(jié)構(gòu)和免疫活力的不同,可將CpG ODN分為A、B、C和P型[8]。其中,B型的作用效果已在臨床實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證[9-10],能刺激B細(xì)胞增殖、NK細(xì)胞活化或分泌細(xì)胞因子分化。P型CpG ODN是一類(lèi)新型佐劑,含有2個(gè)回文序列,它們刺激細(xì)胞產(chǎn)生IFN-α的水平較C型CpG ODN高,具有廣闊的應(yīng)用前景[11]。近年來(lái),重組疫苗在Th1或Th2型免疫應(yīng)答方面具有局限性黏膜屏障是阻礙疫苗研究的的關(guān)鍵因素,尤其是B、P型CpG ODN。有關(guān)聯(lián)合重組疫苗使用的免疫效果研究較少,其是否具有增強(qiáng)重組疫苗免疫效果的機(jī)制尚不明晰。本研究以前期遺傳修飾改造的桿狀病毒為載體,將NDV關(guān)鍵保護(hù)性抗原基因F轉(zhuǎn)移至基因組中構(gòu)建雞新城疫重組桿狀病毒疫苗BV-BXY-F,以人工合成型CpG ODN B、CpG ODN P為免疫增強(qiáng)劑,以鼻腔免疫方式進(jìn)行雞體免疫,通過(guò)免疫水平檢測(cè)免疫過(guò)程中2種類(lèi)型CpG ODN對(duì)增強(qiáng)雞新城疫重組桿狀病毒疫苗的免疫增強(qiáng)效應(yīng)。
SPF雞、9~11日齡發(fā)育良好的雞胚購(gòu)自廣州獸藥研究所;BV-BXY-F P3代雞新城疫重組桿狀載體病毒疫苗由右江民族醫(yī)學(xué)院科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心自行制備;雞胚成纖維細(xì)胞由實(shí)驗(yàn)中心凍存;NDV F48E9原始毒株由本實(shí)驗(yàn)中心保存;DMEM培養(yǎng)液、新生牛血清購(gòu)自Hyclone公司。
CpG ODN B(根據(jù)Ren等[12]的研究參考CpG ODN 1826序列,5'-TCCATGACGTTCCTGACGTT-3')、CpG ODN P(根據(jù) Yang等[13]的研究參考CpG ODN 21798序列,5'-TCGTCGACGATCGGC GCGCGCCG-3')、non CpG ODN B(5'-TGGATCA GCTTGGTCAGCTT-3')、non CpG ODN P(5'-TG CTGCAGCATGCCGCGCGCGGC-3')均用于雞體免疫試驗(yàn)。
選取9~11日齡發(fā)育良好的SPF胚,用滅菌鑷子敲開(kāi)室部位,無(wú)菌取出雞胚,放入滅菌平皿中,去掉頭、尾、內(nèi)臟和四肢,保留軀干部分,將肌肉組織用PBS沖洗2~3次,剪成細(xì)小泥狀放入10 mL離心管中,并向離心管內(nèi)加入3 mL 0.25%胰蛋白酶,37℃水浴消化20 min,期間10 min輕搖1次,用3 mL、10%DMEM終止消化,采用6層紗布過(guò)濾細(xì)胞,濾液經(jīng)800 r/min離心5 min,棄上清;重復(fù)1次上述操作;計(jì)數(shù),用DMEM培養(yǎng)液將細(xì)胞沉淀重新懸浮至1.0×106/mL,分裝至培養(yǎng)瓶(5 mL/瓶),于37℃、5% CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。
測(cè)定半數(shù)組織培養(yǎng)感染劑量(TCID50)。參照1.2制備雞胚成纖維細(xì)胞(1.0×106/mL),并接種于96孔板(100 μL/孔),37℃、5% CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24~36 h至長(zhǎng)滿(mǎn)單層細(xì)胞;用PBS將NDV F48E9病毒液進(jìn)行梯度稀釋?zhuān)瑢⒚總€(gè)梯度的病毒稀釋液重復(fù)3個(gè),以100 μL接種于鋪滿(mǎn)單層細(xì)胞的96孔板中,不接種病毒作為對(duì)照,F(xiàn)48E9病毒吸附CEF細(xì)胞1 h(37℃、5% CO2)后吸去病毒液,添加200 μL含10%血清的新鮮DMEM培養(yǎng)液培養(yǎng),每隔12 h觀察一次至CEF細(xì)胞明顯病變;記錄每個(gè)稀釋度的病毒感染的CEF細(xì)胞出現(xiàn)細(xì)胞病變效應(yīng)(CPE)的孔數(shù),計(jì)算病毒TCID50。
免疫-攻毒試驗(yàn)。選取14日齡SPF雞隨機(jī)分為6個(gè)試驗(yàn)組(20只/組,雌雄各半)進(jìn)行免疫滴鼻試驗(yàn),A~F組依次為BV-BXY-F+CpG ODN B組、BV-BXY-F+CpG ODN P組、BV-BXY-F+non CpG ODN B組、BV-BXY-F+non CpG ODN P組、BV-BXY-F單獨(dú)免疫組、PBS對(duì)照組。14、28 d進(jìn)行首免和二次免疫,每只200 μL BV-BXY-F+2 μg CpG ODN混合后滴鼻免疫,采用NDV F48E9病毒株對(duì)各組雞只進(jìn)行滴鼻攻毒(42日齡),攻毒劑量104EID50/只,攻毒后觀察各組雞體免疫指標(biāo)變化,直至飼養(yǎng)至10周,統(tǒng)計(jì)臨床保護(hù)率。
通過(guò)免疫雞血清中和抗體效價(jià)檢測(cè)試驗(yàn)考察6組免疫雞血清抗體對(duì)NDV F48E9病毒的中和能力,進(jìn)而評(píng)定加入CpG ODN后對(duì)雞體體液的免疫效果。所有免疫組于14、28、42、56和70日齡隨機(jī)翅靜脈采血6只,每只取樣500~1000 μL,室溫靜置,離心分離血清于-20℃保藏;將制備好的雞胚成纖維細(xì)胞接種于96孔板,37℃、5% CO2培養(yǎng)24~36 h至細(xì)胞長(zhǎng)滿(mǎn)單層;用PBS將DNV F48F9病毒株稀釋至100 TCID50備用;待測(cè)血清融化后56℃水浴30 min,用PBS稀釋血清樣品 70 μL/孔;取 70 μL 病毒稀釋液加至每個(gè)稀釋度血清樣品中,37℃、5% CO2中和反應(yīng)1 h;吸去96孔板中的DMEM培養(yǎng)液,PBS洗滌2次,將20~30 μL病毒血清中和溶液加入CEF細(xì)胞中,每個(gè)中和溶液設(shè)置3個(gè)平行孔,同時(shí)設(shè)定純血清和100 TCID50的病毒液為對(duì)照組,吸附反應(yīng)l h;吸去中和液,加DMEM完全培養(yǎng)液,37℃、5% CO2培養(yǎng)96 h,每隔12 h觀察、記錄細(xì)胞病變情況,按Reed-Muench法計(jì)算每組血清樣品的中和保護(hù)價(jià)(protective dose,PD50),計(jì)算每組血清 PD50的幾何平均數(shù),即為該日齡雞血清的中和抗體幾何平均滴度(geometric mean titer,GMT)。用ELISA檢測(cè)試劑盒分別檢測(cè)IgG、IgA、sIgA(分泌型IgA)抗體,評(píng)價(jià)6組雞血清抗體NDV體液免疫和黏膜免疫水平。
利用刀豆蛋白A(ConA)或病毒的特異性抗原刺激,提取雞外周血T淋巴細(xì)胞,引起增殖效應(yīng),根據(jù)試驗(yàn)組T淋巴細(xì)胞的免疫刺激指數(shù)(stimulation index,SI)評(píng)估不同刺激組的細(xì)胞免疫效果。每組選取3只雞在首免、二免后的1周(21日齡和35日齡),攻毒后1、2周(49日齡和56日齡)翅靜脈采血2 mL,分裝于10 mL EP管中,等體積稀釋混勻,將稀釋血液沿管壁緩慢加入雞淋巴細(xì)胞分離液上(稀釋血液與分離液柱高比為3∶2~2∶1),2000 r/min離心20 min,試管中的液體可以分為4層,用1 mL注射器緩慢吸取離心管中間的白色細(xì)胞層,將其放入新的10 mL EP管中,加入D-Hank's液重復(fù)洗滌2次,1500 r/min離心10 min,棄上清,加入1 mL RPMI1640重懸淋巴細(xì)胞(1.0×107/mL);按照G3580試劑盒說(shuō)明,加入各試驗(yàn)組的淋巴細(xì)胞,每孔 50 μL(5.0×105/孔),共設(shè)NDV刺激孔(含50 μL NDV的細(xì)胞懸液)、ConA刺激孔(陽(yáng)性對(duì)照,含5 μg/mL ConA的細(xì)胞懸液)及相應(yīng)對(duì)照孔(含50 μL RPMI1640培養(yǎng)基)3組,重復(fù) 3個(gè),37℃、5% CO2培養(yǎng) 48 h,每孔加入10 μL CellTiter 96 Aqueous One Solution 試劑,37℃恒溫孵育4 h,酶標(biāo)儀檢測(cè)D490nm,取3個(gè)平行孔的平均值,計(jì)算刺激指數(shù)。SI=試驗(yàn)組D490nm平均值/相應(yīng)對(duì)照組D490nm平均值。
不同試驗(yàn)組分別在 14、28、42、56及 70日齡隨機(jī)翅靜脈采血6只,每只0.5~1 mL,離心分離血清,用細(xì)胞因子ELISA試劑盒測(cè)定雞血清中細(xì)胞因子IFN-γ、IL-2、IL-4和CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞的濃度。
所有數(shù)據(jù)用Origin8.0和Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,數(shù)據(jù)均以x±s表示,均數(shù)間的比較采用差異顯著性分析,P<0.05為差異顯著。
結(jié)果得到TCID50=10-4.5/100 μL,首免和二免后雞只表現(xiàn)正常,但攻毒2~7 d后均出現(xiàn)不同程度的發(fā)病,主要表現(xiàn)為精神低靡、食欲不振、呼吸困難、飲水增多、排便異常,發(fā)病后期部分雞只出現(xiàn)臥地不起、轉(zhuǎn)脖癥狀,甚至死亡。免疫雞攻毒結(jié)果顯示(圖1),BV-BXY-F+CpG ODN B聯(lián)合免疫組(A組)存活率為100%,較BV-BXY-F+CpG ODN P組(B組)、BV-BXY-F單獨(dú)免疫組(E組)分別提高了31.43%和46.73%。結(jié)果表明,免疫佐劑CpG ODN B不僅能夠增強(qiáng)BV-BXY-F疫苗對(duì)雞的保護(hù)率,且效率明顯優(yōu)于其他組。
圖1 6組免疫雞只生存情況分析
圖2 雞體免疫后淋巴細(xì)胞增殖情況
如圖2所示,試驗(yàn)組(A和B組)和對(duì)照組(E和F組)的T淋巴細(xì)胞受NDV和ConA刺激后均出現(xiàn)增殖反應(yīng),隨著天數(shù)的增加,各組雞的免疫刺激指數(shù)SI出現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì),49 d試驗(yàn)組SI值達(dá)到最大分別為 4.52±0.07、4.26±0.09,與對(duì)照組(3.01±0.17、0.67±0.05)相比差異極顯著(P<0.01),且A組免疫雞淋巴細(xì)胞的SI值與B組相比差異顯著(P<0.05),說(shuō)明添加CpG ODN B對(duì)雞體刺激可以產(chǎn)生較強(qiáng)的黏膜免疫應(yīng)答反應(yīng),效果優(yōu)于其他試驗(yàn)組。
如圖3所示,A~E組免疫前(14日齡)中和抗體效價(jià)和sIgA含量均較低,但在首免和二免后中和抗體效價(jià)、sIgA水平均開(kāi)始上升后下降,分別在42和56 d時(shí)達(dá)到最大,而PBS對(duì)照組抗體始終維持較低水平無(wú)明顯變化。42 d時(shí),A、B組免疫雞血液中和抗體效價(jià)分別為1634.56±2.65和1237.52±2.21,與E組(863.08±3.24)相比差異極顯著(P<0.01);56 d時(shí),A、B組免疫雞鼻腔中 sIgA抗體水平分別為435.06±2.01和401.19±3.50 ng/L,與 E組(382.60±2.69 ng/L)相比差異顯著(P<0.05)。同時(shí),A組免疫雞血清中和抗體效價(jià)和免疫雞鼻腔中sIgA抗體水平分別較B組提高了32.08%和8.44%,差異顯著(P<0.05)。結(jié)果說(shuō)明CpG ODN對(duì)重組疫苗BV-BXY-F起到了免疫協(xié)同作用,能刺激雞體產(chǎn)生體液免疫應(yīng)答,添加CpG ODN B能夠?qū)V-BXY-F起到較強(qiáng)的免疫協(xié)同作用,刺激雞體產(chǎn)生較強(qiáng)的黏膜免疫應(yīng)答,效果優(yōu)于其他組,檢測(cè)結(jié)果與攻毒保護(hù)結(jié)果基本吻合。
如圖4所示,各試驗(yàn)組首免后免疫雞血清中IgG和IgA抗體水平呈先升高后降低,56 d和42 d時(shí)各組IgG和IgA值達(dá)到最大,而PBS對(duì)照組免疫雞血清中IgG和IgA抗體水平始終較低。A組免疫雞血清中IgG和IgA抗體含量較E組分別提高了10.4%和21.3%,且差異顯著(P<0.05),B組的IgG和IgA抗體水平則低于E組。與此同時(shí),A組免疫雞血清中IgG和IgA抗體含量較B組分別提高了 13.56%和 23.71%(P<0.05),表明添加 CpG ODN B可以協(xié)同重組疫苗,更好地刺激雞體產(chǎn)生更強(qiáng)的黏膜免疫應(yīng)答和體液免疫應(yīng)答反應(yīng)。
A組IFN-γ、IL-2、IL-4、CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞含量分別為 613.34±2.87(56 d)、798.66±3.47(42 d)、963.48±5.55(42 d)、132.46±0.37(56 d)、192.32±0.25(42 d),與 B 組相比差異顯著(P<0.05),與E組相比差異極顯著(P<0.01)。說(shuō)明添加CpG ODN B對(duì)BV-BXY-F起到了免疫協(xié)同作用,能刺激機(jī)體產(chǎn)生細(xì)胞免疫應(yīng)答,誘導(dǎo)雞體產(chǎn)生較強(qiáng)的黏膜免疫應(yīng)答。
70 d時(shí),A組細(xì)胞因子仍維持較高水平,IFN-γ、IL-2、IL-4、CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞含量分別為 126.89±1.59、162.24±3.54、155.26±2.93、46.29±0.22、46.64±0.80,與B組相比差異顯著(P<0.05),與E組相比差異顯著(P<0.05)。說(shuō)明添加CpG ODN B,在免疫后期能協(xié)助重組疫苗刺激機(jī)體產(chǎn)生細(xì)胞免疫應(yīng)答,誘導(dǎo)雞體黏膜免疫應(yīng)答。綜上所述,添加CpG ODN B對(duì)雞新城疫重組桿狀病毒疫苗有增強(qiáng)效應(yīng)。
圖3 雞體免疫組誘導(dǎo)NDV中和抗體效價(jià)和雞鼻腔中sIgA抗體水平
圖4 雞血清中IgG和IgA抗體水平
新城疫是禽類(lèi)致死性傳染病,對(duì)我國(guó)養(yǎng)禽業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。添加CpG ODN對(duì)增強(qiáng)雞新城疫重組桿狀病毒載體疫苗是臨床上有效的預(yù)防手段之一。CpG ODN可激活哺乳動(dòng)物、禽類(lèi)及魚(yú)類(lèi)的免疫系統(tǒng),通過(guò)天然免疫系統(tǒng)增強(qiáng)機(jī)體對(duì)外界病原的抵抗力[14]。在雞體內(nèi),TLR配體作為佐劑可以增強(qiáng)對(duì)病毒、細(xì)菌、寄生蟲(chóng)感染的免疫防護(hù),獲得了理想的結(jié)果[15]。B型CpG ODN 2007與H9N2禽流感病毒滅活疫苗聯(lián)合肌肉注射雞群,能夠更加有效地刺激產(chǎn)生中和抗體免疫應(yīng)答,中和抗體水平顯著高于以角鯊烯基為佐劑的疫苗[16];CpG ODN 2007與NDV滅活疫苗聯(lián)合鼻內(nèi)給藥免疫雞群,提高了血清IgG和sIgA的表達(dá)水平,可以誘導(dǎo)T細(xì)胞的分化,保護(hù)雞群免受NDV強(qiáng)毒株的致死性攻擊[17];CpG ODN 2007可以通過(guò)上皮樹(shù)突狀細(xì)胞的吸收,幫助H9N2禽流感病毒穿過(guò)鼻黏膜上皮細(xì)胞,這是最佳固有免疫應(yīng)答的一個(gè)全新機(jī)制[6]。上述研究表明CpG ODN可以有效激活雞體的黏膜和全身免疫應(yīng)答,為進(jìn)一步發(fā)展滴鼻的禽類(lèi)病毒疫苗提供了全新前景。隨著研究的深入,發(fā)現(xiàn)通過(guò)改變CpG ODN的序列和結(jié)構(gòu)來(lái)改變其類(lèi)型和性質(zhì),可以?xún)?yōu)化其免疫增強(qiáng)效果,但不同類(lèi)型CpG ODN對(duì)于不同類(lèi)型疫苗黏膜免疫效果的影響不同。
本研究以人工合成的2種類(lèi)型的CpG ODN為免疫佐劑,與雞新城疫重組桿狀病毒載體疫苗BV-BXY-F混合后在雞體內(nèi)進(jìn)行滴鼻免疫及攻毒保護(hù)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,CpG ODN B聯(lián)合免疫組的雞只保護(hù)率達(dá)100%,而CpG ODN P聯(lián)合免疫組的存活率為68.57%,表明不同類(lèi)型CpG ODN的免疫協(xié)同能力確有不同。He[18]等在評(píng)價(jià)各類(lèi)合成CpG ODN誘導(dǎo)火雞先天免疫應(yīng)答能力時(shí)同樣發(fā)現(xiàn),不同CpG基序和不同序列結(jié)構(gòu)對(duì)于CpG ODN的免疫刺激活性有很大的影響。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)測(cè)量火雞外周血單個(gè)核細(xì)胞中的NO產(chǎn)量來(lái)評(píng)價(jià)CpG ODN誘導(dǎo)火雞先天免疫應(yīng)答能力,結(jié)果發(fā)現(xiàn)能夠誘導(dǎo)NO大量產(chǎn)生的CpG ODN是人特異性CpG ODN M362,隨后是CpG ODN 2006(人)和CpG ODN 1826(小鼠)。可見(jiàn),在眾多類(lèi)型的CpG ODN中,CpG ODN 1826具有較強(qiáng)的免疫刺激作用,故本研究中合成的CpG ODN序列參照文獻(xiàn)中的CpG ODN 1826序列進(jìn)行設(shè)計(jì),結(jié)果表明CpG ODN B對(duì)雞新城疫桿狀病毒疫苗的免疫增強(qiáng)效果較好。另外,添加CpG ODN B聯(lián)合免疫組的中和抗體水平也明顯高于添加CpG ODN P組,此結(jié)果與Wang[19]等分別以大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、糞鏈球菌和B類(lèi)CpG ODN作為免疫佐劑與H5N1滅活油乳劑疫苗聯(lián)用進(jìn)行雞體免疫結(jié)果類(lèi)似??梢?jiàn),添加CpG ODN B對(duì)雞新城疫重組桿狀病毒疫苗有較強(qiáng)的免疫協(xié)同作用。本研究中聯(lián)合免疫組BV-BXY-F+CpG ODN B的免疫雞血清IgG和IgA抗體水平較BV-BXYF+CpG ODN P組分別提高13.56%和23.71%。Gomis[20]等將CpG ODN注射至雞的感染部位時(shí)發(fā)現(xiàn)注射部位的IgG抗體水平明顯升高,表明CpG ODN可誘導(dǎo)雞體產(chǎn)生不同水平的黏膜免疫應(yīng)答,進(jìn)而刺激不同水平的體液免疫應(yīng)答。細(xì)胞免疫應(yīng)答水平方面,CpG ODN B聯(lián)合免疫組免疫雞血清中IFN-γ、IL-2和IL-4的含量均明顯高于CpG ODN P聯(lián)合免疫組,此結(jié)果與Chrzastek[21]等一致,免疫雞外周血淋巴增殖試驗(yàn)亦得到相似結(jié)果。表明不同類(lèi)型的CpG ODN可誘導(dǎo)雞體產(chǎn)生不同水平的細(xì)胞免疫應(yīng)答,其中CpG ODN B的免疫增強(qiáng)效果最為顯著。
此外,CpG ODN B聯(lián)合免疫組的sIgA水平遠(yuǎn)高于CpG ODN P聯(lián)合免疫組,且差異顯著,此結(jié)果與Iho[7]等一致。可見(jiàn),CpG ODN確實(shí)可作為黏膜佐劑進(jìn)行機(jī)體免疫,協(xié)助各類(lèi)疫苗提高其免疫效果,且CpG ODN B和CpG ODN P具有不同的免疫協(xié)同作用。從結(jié)果來(lái)看,當(dāng)CpG ODN B刺激雞體黏膜組織時(shí)可產(chǎn)生較高水平的黏膜免疫應(yīng)答,進(jìn)而誘導(dǎo)雞體產(chǎn)生較高水平的全身系統(tǒng)性免疫應(yīng)答,以全面提高疫苗的免疫保護(hù)效果,添加CpG ODN B對(duì)雞新城疫重組桿狀病毒疫苗的增強(qiáng)效果較好。