中国科学家首次“看清”非洲猪瘟病毒,原来长这样……

2019-10-18 17:39:42 来源: 科技日报 作者: 陆成宽

科技日报记者 陆成宽

非洲猪瘟,生猪养殖户的一场噩梦。

这是由非洲猪瘟病毒引起的一种急性、热性、高度接触性动物传染病。

它可以感染所有品种和年龄的猪,无论家猪还是野猪。猪感染后发病率和死亡率高达100%。

世界动物卫生组织将其列为法定报告动物疫病,我国也将其列为一类动物疫病。

2018年8月3日农业农村部新闻办公室通报我国首例非洲猪瘟疫情,随后病毒很快传播到全国大部分地区,已经造成巨大的经济损失。然而,由于非洲猪瘟病毒基因类型多,免疫逃逸机制复杂,可逃避宿主免疫细胞的清除,目前国内外均缺乏有效疫苗。

  

为了攻克这一难题,中国科学院生物物理研究所饶子和、王祥喜团队和中国农科院哈尔滨兽医研究所步志高团队联合上海科技大学、清华大学、中科院微生物所、武汉病毒所、南开大学等单位,于2018年12月开始对非洲猪瘟病毒颗粒和相关抗原分子开展了基础科研、临床检测及高效疫苗等多方面的联合攻关研究。

该研究成功分离出国内正在爆发的非洲猪瘟病毒流行株,采用单颗粒三维重构的方法首次解析了非洲猪瘟病毒全颗粒的三维结构。研究为揭示非洲猪瘟病毒入侵宿主细胞以及逃避和对抗宿主抗病毒免疫的机制提供了重要线索,为开发效果佳、安全性高的新型非洲猪瘟疫苗奠定了坚实基础。相关研究成果于10月18日在国际著名学术期刊《科学》上发表。

事实上,非洲猪瘟病毒是我们的“老朋友”了。早在1921年在非洲肯尼亚首次发现,至今有约100年的历史。近百年来,非洲猪瘟病毒从非洲传播至欧洲、南美洲、亚洲等多个国家。近一年来,非洲猪瘟病毒传播速度明显加快,呈现愈演愈烈趋势,据国际动物健康组织通报数据显示,2019年1月至2019年10月期间,曾爆发或者正在爆发非洲猪瘟疫情的国家有26个,包含13个欧洲国家、10个亚洲国家和3个非洲国家,其中亚洲几个国家的疫情尤为严重。

“研究分离出的非洲猪瘟病毒流行株由于尺度巨大,数据收集是一个特别巨大的挑战。其中,冷冻电子显微成像技术是解析亚细胞和生物大分子高分辨三维结构的关键。” 中国科学院院士饶子和说道。

从今年2月4日除夕开始,饶子和院士及其团队就“泡”在了上海科技大学。“在生物冷冻电镜机时特别紧张的情况下,上科大为我们大开绿灯,团队得以在生物电镜中心连续开展了近5个月高质量的数据收集,累计获得了7万余张合计超过100TB的高质量显微照片,完整病毒颗粒接近6.5万颗。”饶子和表示。

图:非洲猪瘟病毒整体结构(左:5层切面图;右:衣壳层整体结构)

功夫不负有心人,经过数月的连续攻关,研究团队首次在冷冻电镜下得到了高分辨率的非洲猪瘟病毒结构。这是一种正二十面体的巨大病毒,由基因组、核心壳层、双层内膜、衣壳和外膜5层组成,病毒颗粒包含3万余个蛋白亚基,组装成直径约260纳米的球形颗粒,这是目前解析近原子分辨率结构的最大病毒颗粒。

“该研究新鉴定出非洲猪瘟病毒多种结构蛋白,搭建了主要衣壳蛋白p72等原子模型,揭示了非洲猪瘟病毒多种潜在的保护性抗原和关键抗原表位信息,阐述了结构蛋白复杂的排列方式和相互作用模式,提出了非洲猪瘟病毒可能的组装机制。”中国科学院生物物理研究所研究员王祥喜说。

2013年以来研究团队解析了四类三十余种全病毒原子分辨率的结构,从结构比较中可以看到非洲猪瘟病毒(ASFV)是一个十分巨大、复杂的病原体

“这是国际上首次解析非洲猪瘟病毒结构,对国家经济安全意义重大。” 哈尔滨兽医研究所步志高指出,“以前对非洲猪瘟病毒的了解,更像是‘盲人摸象’。如今‘看到’了病毒全貌,修正了此前的部分错误判断,之后的疫苗研发可以更有针对性。”

我国是全世界最大的猪肉生产和消费国,生猪产业在国民经济发展和人民群众生活中具有不可替代的重要作用,做好非洲猪瘟病毒的基础研究,做好非洲猪瘟的防控工作是我国传染病相关领域科学家的一份责任与义务。近百年来,非洲猪瘟病毒首次进入我国,在我国科学家的共同努力下,首战告捷,解析了非洲猪瘟病毒精细结构,这是基础研究领域的重大研究成果,也是饶子和院士领导的研究团队继2003年SARS后,又一次在关键时刻为国家疾病防控贡献知识力量,更是基础研究面向国家重大战略需求的一个成功的范例。

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责任编辑:李俊霞(实习)

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