國家獸藥產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟 National veterinary drug industry technology innovation alliance |
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國家豬瘟參考實驗室劉業(yè)兵團(tuán)隊對重要人獸共患病“尼帕病毒”的檢測技術(shù)研究進(jìn)行綜述,,并在中國獸藥雜志刊發(fā),,李芳韜博士為第一作者,。尼帕病毒(Nipah virus, NiV)是一種人畜共患的高致病性病毒,,人感染NiV后,,死亡率接近40%;豬作為中間宿主,,感染NiV后具有高發(fā)病率和高死亡率特點(diǎn),。近年來,NiV疫情在我國相鄰的多個東南亞國家頻繁出現(xiàn),,預(yù)示該病傳入我國風(fēng)險日益增高,。
近年來NiV在血清學(xué)診斷和分子學(xué)診斷技術(shù)方面的研究進(jìn)展,包括臨床常用的傳統(tǒng)技術(shù),,以及重組蛋白ELISA,、Luminex、二代測序等新興診斷方法,,為臨床樣本中NiV的鑒定和監(jiān)測方法更新?lián)Q代提供參考,,對監(jiān)測NiV從國外的傳入情況、防控豬群NiV疫情發(fā)生以及守護(hù)公共衛(wèi)生安全具有重大意義,。
[作者]中國獸醫(yī)藥品監(jiān)察所,,國家豬瘟參考實驗室 李芳韜,徐 璐,,夏應(yīng)菊,,趙俊杰,鄒興啟,,劉業(yè)兵? [基金項目]甘肅省科技重大專項計劃子課題:抗體檢測類試劑評價體系的建立(21ZD3NA001) [作者簡介]獸醫(yī)師,,博士,從事豬源病毒病的監(jiān)測與研究,。 [通訊作者]劉業(yè)兵,。E-mail:zjsliuyebing@163.com [摘要]尼帕病毒(Nipahvirus,NiV)是一種人畜共患的高致病性病毒,人感染NiV后,,死亡率接近40%;豬作為中間宿主,,感染NiV后具有高發(fā)病率和高死亡率特點(diǎn)。近年來,,NiV疫情在我國相鄰的多個東南亞國家頻繁出現(xiàn),,預(yù)示該病傳入我國風(fēng)險日益增高,。通過介紹近年來NiV在血清學(xué)診斷和分子學(xué)診斷技術(shù)方面的研究進(jìn)展,包括臨床常用的傳統(tǒng)技術(shù)以及重組蛋白ELISA,、Luminex,、二代測序等新興診斷方法,為臨床樣本中NiV的鑒定和監(jiān)測方法更新?lián)Q代提供參考,,對監(jiān)測NiV從國外的傳入情況,、防控豬群NiV疫情發(fā)生以及守護(hù)公共衛(wèi)生安全具有重大意義。 [關(guān)鍵詞]尼帕病毒,;血清學(xué)診斷方法,;分子學(xué)診斷方法;新興技術(shù) 尼帕病毒(Nipahvirus,NiV)是副粘病毒科亨德拉尼帕病毒屬的一種人畜共患的高致病性病毒,。為單股負(fù)鏈不分節(jié)段RNA病毒,,病毒呈圓形或多形性,由囊膜和核衣殼組成,。NiV基因組全長約18.2kb,包含6個編碼基因,,分別編碼融合糖蛋白(F)、附著糖蛋白(G),、基質(zhì)蛋白(M),、核衣殼蛋白(N)、長聚合酶(L),、磷酸蛋白(P)等9種蛋白,。NiV的自然宿主是果蝠,豬作為重要的中間宿主,,被攜帶NiV的果蝠或其污染物感染后,,從而再將NiV直接或間接傳染給人類或狗、貓,、馬,、羊等其他易感動物。因此,,豬在NiV的傳播過程中具有重要意義,。 NiV自1999年首次在馬來西亞被發(fā)現(xiàn)后,主要在東南亞和南亞地區(qū)流行,。人感染NiV后,,主要表現(xiàn)為腦炎癥狀,死亡率接近40%;豬群中爆發(fā)NiV疫情后,,豬群感染率接近100%,發(fā)病率因年齡而異,,仔豬病死率可達(dá)40%,癥狀主要表現(xiàn)為肺炎,部分發(fā)生中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變,。以往的研究中在豬的上皮細(xì)胞中檢測到NiV抗原,,證明NiV可能在上皮細(xì)胞(如口鼻、上呼吸道和下呼吸道)復(fù)制,。除了上皮組織,,還在豬體內(nèi)檢測到低水平的病毒血癥,可以從人和豬的腦脊液中分離出病毒。小血管和淋巴血管內(nèi)皮細(xì)胞是NiV易感宿主的主要病毒靶點(diǎn),,血管系統(tǒng)的感染可通過血管外擴(kuò)散導(dǎo)致NiV侵染多個器官,,例如腦、肺或脾臟,。除了血管系統(tǒng)外,,淋巴系統(tǒng)也是NiV感染的重要靶點(diǎn),人,、豬和貓的淋巴結(jié),、脾臟和胸腺中均可以檢測到NiV抗原,出現(xiàn)淋巴樣壞死和衰竭,。同時,,大腦也是主要的靶器官,除了在血管末端及周圍平滑肌中檢測到NiV抗原,,還有多種類型的腦細(xì)胞被感染,,包括脈絡(luò)膜神經(jīng)叢的神經(jīng)元、膠質(zhì)細(xì)胞,、室管膜細(xì)胞,、上皮細(xì)胞等;肺部是人類和豬的重要靶標(biāo),,在心臟,、腎臟、肝臟,、子宮和胎盤中也檢測到NiV病毒,。 通過臨床癥狀,難以鑒別NiV與豬群中長期存在的呼吸道癥狀為主要表征的病毒,。雖然目前我國人群及豬群中暫未發(fā)現(xiàn)NiV感染病例,,但我國與NiV主要流行國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易往來密切,并且已在我國蝙蝠體內(nèi)也檢測到NiV抗體,,所以我國存在NiV流行的潛在風(fēng)險,。NiV的高發(fā)病率和高死亡率,對養(yǎng)殖業(yè)和公共衛(wèi)生安全構(gòu)成了重大威脅,。目前,,尚無NiV特異性治療藥物和疫苗,因此通過實驗室診斷技術(shù)持續(xù)監(jiān)測NiV疫情對防控該病的爆發(fā)至關(guān)重要。 NiV的實驗室診斷方法主要分為血清學(xué)診斷方法和分子學(xué)診斷方法,。傳統(tǒng)的血清學(xué)診斷方法主要包括酶聯(lián)免疫吸附測定(enzymelinkedimmuno-sorbentassay,ELISA)和血清中和試驗,。分子學(xué)診斷方法主要包括一系列針對病毒核酸的檢測方法,,主要包括聚合酶鏈反應(yīng)(PolymeraseChainReaction,PCR)方法和核酸測序方法。本綜述闡述了近年來在NiV診斷技術(shù)方面的研究進(jìn)展,,并討論了新興診斷技術(shù)相較于傳統(tǒng)診斷技術(shù)的進(jìn)步之處,,為臨床樣本中NiV的鑒定和監(jiān)測方法的更新?lián)Q代提供參考,對監(jiān)測NiV從國外的輸入情況,、防控豬群NiV疫情發(fā)生以及守護(hù)公共衛(wèi)生安全具有重大意義,。 NiV血清學(xué)傳統(tǒng)診斷方法主要包括ELISA和血清中和試驗,常用靶標(biāo)為NiV的F蛋白,、G蛋白和N蛋白,。其中,血清中和試驗需要在生物安全四級實驗室中進(jìn)行,,是NiV實驗室診斷的“黃金”標(biāo)準(zhǔn),;ELISA是一種安全性好、敏感性高,、特異性強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)實惠的診斷工具,,可用于臨床樣本的大規(guī)模流行病學(xué)調(diào)查和持續(xù)監(jiān)測。目前,,檢測NiV常用ELISA方法包括捕獲ELISA檢測IgM抗體和間接ELISA檢測IgG抗體,。以往研究表明,第一代間接ELISA結(jié)果存在非特異性反應(yīng),,須由在生物安全四級實驗室中操作的血清中和試驗進(jìn)一步確定ELISA結(jié)果,,使NiV陽性樣本的篩選不具有普適性。因此,,開發(fā)和評價用于篩查NiV疑似病例的ELISA新方法,,有助于監(jiān)測豬群NiV疫情以及制定公共衛(wèi)生預(yù)防措施。隨著診斷技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,,近些年來逐漸研發(fā)出更多適用于NiV疫情監(jiān)測的新方法,,對于新技術(shù)的開發(fā)使現(xiàn)有的血清學(xué)分析得以改進(jìn),主要包括以下技術(shù): 1.1 基于重組蛋白的ELISA鑒別方法 由于NiV具有高度危險性,,利用重組蛋白代替全病毒作為ELISA檢測抗原,,可適用于臨床樣本的流行病學(xué)調(diào)查。NiV的G蛋白和N蛋白可以用于建立NiV間接ELISA檢測方法,,進(jìn)行陽性血清的篩選以及NiV與亨德拉病毒(HendraVirus,HeV)的鑒別診斷,。使用不同的表達(dá)系統(tǒng)表達(dá)HeV和NiV截短形式的G蛋白以及NiV的全長N蛋白,以這些重組蛋白為基礎(chǔ),,采用ELISA檢測豬血清中HeV或NiV特異性抗體,以達(dá)到鑒定NIV或HeV目的,。因為HeV和NiV的交叉反應(yīng)性,可以通過使用基于全長N蛋白的ELISA對血清進(jìn)行初篩,,然后再用基于截短G蛋白的ELISA區(qū)分HeV和NiV感染,。但是HeV和NiV均屬亨德拉尼帕病毒屬,,抗原之間密切相關(guān),為了排除交叉反應(yīng)與假陽性現(xiàn)象,,仍需進(jìn)行血清中和試驗才能確認(rèn)為NiV陽性,。 1.2 基于NiV-g蛋白多克隆抗體的抗原捕獲夾心ELISA 采用基于NiV-g蛋白多克隆抗體的抗原捕獲夾心ELISA方法,可以用于檢測咽拭子,、鼻拭子、腦脊液,、尿液和血液中的NiV感染,。經(jīng)研究表明,該方法能夠更快速地診斷常規(guī)PCR方法無法檢測到的新型NiV,。雖然PCR是診斷NiV感染最敏感的技術(shù),,但當(dāng)病毒變異后,可能會造成PCR鑒定方法失效,。因此,,這種基于NiV-g蛋白多克隆抗體的抗原捕獲夾心ELISA方法可以在血清學(xué)層面鑒定到新型NiV感染,補(bǔ)充傳統(tǒng)血清學(xué)方法和PCR方法在檢測過程中可能遺漏的陽性病例,。 1.3 Luminex測定抗體法血清學(xué)診斷方法 除了傳統(tǒng)的ELISA和血清中和試驗診斷方法,,還有一種Luminex測定法已開發(fā)用于NiV的血清學(xué)檢測,包括設(shè)計用于抗體檢測和鑒別的Luminex結(jié)合測定法,,以及設(shè)計用于病毒中和的Luminex阻斷測定法,。該技術(shù)通過在不同熒光編碼的微球上進(jìn)行抗原-抗體結(jié)合反應(yīng),運(yùn)用激光分別檢測微球編碼和報告熒光來達(dá)到定性和定量的目的,,一個反應(yīng)孔內(nèi)可以完成多種不同的生物學(xué)反應(yīng),,可同時檢測上百種生物靶標(biāo),并且在數(shù)小時內(nèi)完成檢測,。通過對臨床樣本的篩選結(jié)果進(jìn)行比較,,結(jié)合測定法和阻斷測定法可以替代傳統(tǒng)的ELISA和血清中和試驗。因此,,Luminex測定法是一種快速,、靈敏、特異的檢測臨床樣本血清中NiV的有效替代方法,。并且該方法不需要在活細(xì)胞上培養(yǎng)病毒,,無需在生物安全四級實驗室中進(jìn)行,適用于臨床疾病診斷和流行病學(xué)監(jiān)測可能需要的大批量操作條件,。 ELISA可以用來準(zhǔn)確測定大批量生物樣品,,但傳統(tǒng)ELISA只能分析一個目標(biāo)分子,不具備同時分析多種目標(biāo)分子的能力,。在ELISA基礎(chǔ)上發(fā)展的Luminex測定法不僅可以替代傳統(tǒng)方法,,還可以在一次實驗中完成對多種目標(biāo)分子的分析,,從而建立了更加高效、快速的分析平臺,。 1.4 基于假病毒的中和試驗 由于NiV中和試驗不具有普適性,,因此可以通過構(gòu)建NiV假病毒,設(shè)計基于假病毒的NiV中和試驗,。已有研究通過基因重組技術(shù)構(gòu)建了單獨(dú)表達(dá)F或G蛋白的重組水泡性口炎病毒作為已知抗原,,并在此基礎(chǔ)上建立了檢測NiV抗體的空斑抑制試驗;或利用基因重組技術(shù)構(gòu)建了共表達(dá)F,、G蛋白與綠色熒光蛋白(GFP)的重組水泡性口炎病毒,,作為已知病毒抗原檢測NiV血清樣本。上述表達(dá)綠色熒光蛋白或熒光素酶的NiV假病毒被稱為第一代假病毒,。在檢測過程中,,基于NiV第一代假病毒的中和試驗仍需要特定的檢測設(shè)備以檢測熒光蛋白或熒光素酶。所以,,在上述假病毒的基礎(chǔ)上,,NiV第二代假病毒采用表達(dá)分泌型堿性磷酸酶的水泡性口炎病毒模型重組F和G蛋白,通過使用ELISA酶標(biāo)儀測量上清液中的分泌型堿性磷酸酶活性,,從而開發(fā)出一種新型的基于NiV假病毒的血清中和試驗檢測方法,,其結(jié)果與傳統(tǒng)的活體NiV試驗獲得的抗體檢測結(jié)果一致。 分子學(xué)診斷方法主要包括一系列針對病毒核酸的檢測方法,,除了傳統(tǒng)PCR方法外,,還有實時熒光逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)(qRT-PCR)、多重PCR,、逆轉(zhuǎn)錄PCR和雙重套式RT-PCR等方法,,以及多種核酸測序方法。在臨床上,,通過采集腦,、肺、脾臟或淋巴結(jié)等組織,,可用于NiV的初篩及進(jìn)一步鑒定,。針對NiV的M、N和P基因保守區(qū)域設(shè)計引物監(jiān)測疑似NiV感染樣本,,常用于東南亞地區(qū)爆發(fā)NiV疫情時的病毒鑒定,。其中,qRT-PCR作為目前應(yīng)用最為普遍的分子學(xué)診斷方法,已被證明比傳統(tǒng)PCR靈敏1000倍,,因此在多次疫情爆發(fā)時使用,其批間和批內(nèi)差異小,、重復(fù)性好、操作簡單、安全,、快速,,已成為病原分子診斷的金標(biāo)準(zhǔn)。除了PCR方法外,,還有更多新興分子學(xué)方法可以用于NiV診斷,,主要包括以下技術(shù): 2.1Luminex測定核酸法Luminex測定法 除了可以應(yīng)用于NiV的血清學(xué)檢測,還可以應(yīng)用于NiV的核酸檢測,,對HeV和NiV分離株進(jìn)行檢測和鑒別,,并且檢測靈敏度與qPCR相當(dāng)。已有研究通過利用低聚標(biāo)記微球構(gòu)建了用于HeV和NiV檢測和鑒別的多重鑒定方法,,針對N蛋白和P蛋白編碼基因的多個位點(diǎn)構(gòu)建Luminex測定法,,使微球懸浮陣列系統(tǒng)能夠在一次反應(yīng)中同時識別多個核苷酸靶標(biāo),其結(jié)果與已有的qPCR相比,,Luminex測定法可明確鑒別HeV和NiV感染病例,并且HeV檢測的敏感性與qPCR相當(dāng),,具有較高的分析和診斷特異性和敏感性,。 2.2二代測序 基于PCR結(jié)果的一代測序在過去NiV的發(fā)現(xiàn)和診斷中起關(guān)鍵作用,對NiV擴(kuò)增產(chǎn)物的測序可以進(jìn)一步證實檢測結(jié)果,,并且對研究病毒基因突變和病毒基因演化方面具有重要作用,。隨著二代測序的普遍應(yīng)用,相比于一代測序大幅降低了經(jīng)濟(jì)成本,,并且在保持測序準(zhǔn)確性的同時,,大幅降低了測序時間。利用二代測序從初篩陽性的樣本中獲取NiV全長基因組,,以及鑒定新型NiV毒株,,是目前最快捷、有效的診斷與分析流程,。 隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,,具有巨大測序深度的高通量測序,在排除大量宿主及環(huán)境背景信息的干擾后能夠檢測到較小基因組的病毒,,可以不進(jìn)行PCR步驟,、直接在臨床和環(huán)境樣本中檢測NiV核酸,為更加直接,、精確地從樣本中鑒定NiV基因信息提供了技術(shù)支持,。該深度測序診斷方法設(shè)計了基于生物素化RNA誘餌原理的病毒富集板,能夠特異性捕獲并富集宏基因組中的病毒信號,,可顯著提高檢測背景信息復(fù)雜臨床樣品的敏感性,,對于感染多種病原的樣本,能夠同時檢測到不同種病原的遺傳信息。 血清中和試驗雖然是NiV實驗室診斷的“黃金”標(biāo)準(zhǔn),,但是在臨床采樣檢測和攻毒實驗中,,血清中和試驗的檢測陽性率低于qRT-PCR和ELISA檢測陽性率。ELISA試驗作為普遍應(yīng)用的血清學(xué)檢測方法,,無需在生物安全四級實驗室中即可進(jìn)行檢測,;然而,其敏感性和特異性略低于分子檢測技術(shù),,如RT-PCR,、qRT-PCR和其他分子生物學(xué)方法,無法快速,、敏感和特異性地檢測到NiV,。在NiV疫情再次爆發(fā)時,PCR方法和基因組測序結(jié)果對于NiV的遺傳學(xué)分析和分子特征研究是必不可少的,,但是由于引物靶向序列的局限性,,PCR診斷方法無法適應(yīng)病毒的快速變異,可能會造成PCR鑒定方法失效,。因此,,只有將多種檢測方法相結(jié)合,才能更加快速,、高效地診斷NiV,對防控豬群NiV疫情發(fā)生,、監(jiān)測NiV從國外的傳入情況以及守護(hù)公共衛(wèi)生安全具有重大意義。 在目前的研究中,,為了更精確的篩查臨床樣本中的NiV陽性病例,,可先采用qRT-PCR方法初步篩選大量臨床樣本中的陽性樣本,再采用ELISA方法對陽性樣本的血清抗體進(jìn)行進(jìn)一步篩選及確認(rèn),,最后利用二代測序(NGS)對組織和拭子樣本進(jìn)行NiV的全基因組測序,。隨著NiV假病毒相關(guān)研究的進(jìn)一步發(fā)展,NiV的血清中和試驗無需在生物安全四級實驗室中進(jìn)行,,使血清中和試驗作為NiV實驗室診斷的“黃金”標(biāo)準(zhǔn)有望在日后進(jìn)一步推廣,;而具有巨大測序深度的高通量測序,能夠排除大量宿主及環(huán)境背景信息的干擾,,并且可以不進(jìn)行PCR步驟,、直接在臨床和環(huán)境樣本中檢測NiV核酸,為更加直接,、精確地從樣本中鑒定NiV基因信息提供了技術(shù)支持,,也有利于NiV檢測進(jìn)一步從實驗室推廣到臨床。 NiV的高發(fā)病率和高死亡率,,對養(yǎng)殖業(yè)和公共衛(wèi)生安全構(gòu)成了重大威脅,。目前,通過臨床癥狀難以鑒別NiV與豬群中長期存在的呼吸道癥狀為主要表征的病毒,為臨床診斷NiV造成了巨大困難,。所以,,在發(fā)展實驗室診斷技術(shù)的同時,應(yīng)進(jìn)一步簡化操作步驟,,發(fā)展易于臨床操作的快速診斷分析技術(shù),,以降低我國NiV流行的潛在風(fēng)險,防控該病的輸入與爆發(fā),。 參考文獻(xiàn):略 內(nèi)容節(jié)選自中國獸藥雜志2023年10月第57卷第10期
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