缺陷型干扰颗粒抑制新城疫病毒复制的平台建立

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新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)微基因组(Minigenome,MG)保留NDV聚合酶识别的关键部位,病毒基因组其它位置用荧光报告基因替代,其转录依赖于NDV RNP复合物的NP、P和L蛋白。这种基因组成结构类似于缺陷病毒基因组(Defective viral genomes,DVGs),即病毒基因组在复制过程中由于其聚合酶的低保真性,导致基因组部分缺失,但保留病毒聚合酶复制和转录识别的关键元件,而生成的一类缺失型病毒基因组的总称,包含DVGs的病毒颗粒又被称为缺陷型干扰颗粒(Defective interfering particles,DI or DIPs)。近年来,DIPs作为疫苗佐剂开始应用于临床中,为研制出更高效、廉价的ND疫苗提供参考,从而进一步控制ND疫情的蔓延。目前NDV有关DIPs的研究仍为空白,并且NDV中是否存在DIPs也未知。本研究以MG代替DVGs,建立DIPs抑制NDV复制的平台。通过NDV感染表达MG的BHK-21细胞,发现MG能包装成DIPs,从而抑制NDV的复制。该平台的建立为NDV DIPs疫苗的研发打下坚实基础,对ND的防控具有重要的理论和现实意义。具体研究内容及结果包括以下几个方面。1.NDV MG系统的构建及优化。首先确定NDV MG的基因组成,包括Leader、NP 3’UTR、报告基因(EGFP)、L 5’UTR和Trailer。然后分别构建T7启动子和CMV启动子下的表达NDV MG、NP、P和L蛋白的质粒,并相互组合后共转染BHK-21细胞,通过荧光显微镜和流式细胞仪分析组合后的MG系统工作效率。通过对工作效率的分析,结果发现T7启动子下的MG和CMV启动子下的辅助质粒构成的NDV MG系统效率明显高于其它组合。然后,将MG的报告基因EGFP替换为Cherry,发现Cherry仍然能够高效表达,说明无论将报告基因替换成哪一种荧光基因,该MG系统均普遍适用。2.NDV驱动MG表达条件的优化。为实现NDV高效驱动MG的表达,从以下几点进行摸索:(1)不同NDV毒株驱动MG表达的能力;(2)质粒转染与病毒感染的顺序以及间隔时间;(3)病毒的感染量;(4)NDV驱动MG表达时间。通过荧光显微镜观察和Western Blot检测EGFP的表达情况,发现在BHK-21细胞中转染MG 4 h后,使用2 MOI的实验室保存的NDV C22毒株感染细胞时,NDV驱动MG表达能力最强。并且随着NDV驱动MG表达时间的增加,报告基因的表达量也逐渐增加,并于60h时EGFP的表达量最高。3.DIPs对NDV复制的影响。利用拯救嵌合EGFP的C22毒株(r C22-EGFP)和表达Cherry的MG质粒(MG-Cherry)进行DIPs的包装。按照摸索好的条件,BHK-21细胞转染MG-Cherry 4h后感染2 MOI r C22-EGFP。60 h后收集细胞上清,接种鸡胚。将收集的病毒尿囊液(命名为MG-C22)感染BHK-21细胞,通过荧光显微镜观察和Western Blot检测Cherry和EGFP表达情况,发现MG-Cherry能高效包装成DIPs。然后,用相同病毒量的MG-C22和r C22-EGFP分别感染BHK-21细胞,通过Western Blot、q RT-PCR、TCID50等方法检测NDV感染、增殖情况,结果表明DIPs抑制了NDV的复制。同时在动物水平,测定MG-C22和r C22-EGFP的致病率,发现DIPs显著降低了NDV的毒力。综上所述,本研究优化了NDV MG系统,确定了NDV高效驱动MG表达的条件,高效地将MG包装成DIPs,进一步研究发现DIPs能抑制NDV的复制并降低毒力,成功构建了可视化的DIPs抑制NDV复制的平台,为后续机制研究奠定了基础。
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