CN107174660A - 牛病毒性腹泻‑牛传染性鼻气管炎二联亚单位疫苗及其制备方法和应用 - Google Patents

牛病毒性腹泻‑牛传染性鼻气管炎二联亚单位疫苗及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种牛病毒性腹泻‑牛传染性鼻气管炎二联亚单位疫苗及其制备方法和应用，属于动物疫苗与兽用生物制品技术领域。该疫苗包含牛病毒性腹泻病毒E2蛋白和牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白以及药学上可以接受的佐剂。制备该疫苗的方法包括以下步骤：1)制备牛病毒性腹泻病毒E2蛋白和牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白；2)将1)中制备的牛病毒性腹泻病毒E2蛋白和牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白混合制备成抗原液；3)将抗原液与ISA 201VG按照体积比46:54混合乳化。该疫苗具有免疫原性强、安全性好、无免疫干扰的优点；且能有效预防和保护牛免受牛病毒性腹泻病毒和牛传染性鼻气管炎病毒的感染，能够达到“一针两防”的效果，省时、省力、节约成本。

Description

牛病毒性腹泻-牛传染性鼻气管炎二联亚单位疫苗及其制备 方法和应用
技术领域
本发明涉及一种牛病毒性腹泻-牛传染性鼻气管炎二联亚单位疫苗的制备方法和应用，属于动物疫苗与兽用生物制品技术领域。
背景技术
牛病毒性腹泻(Bovine viral diarrhea,BVD)又称牛黏膜病(Mucosal diaease,MD)是由病毒性腹泻病毒(Bovine viral diarrhea virus,BVDV)引起的，临床表现为腹泻、高热、繁殖障碍、免疫抑制、持续性感染和严重的黏膜发炎，糜烂、坏死为特征的疾病。BVDV属于黄病毒科瘟病毒属。该病最早于1946年发现于美国，后呈爆发式全球流行。在美国、英国、德国、瑞士、澳大利亚、印度、日本等多个养牛大国广泛流行传播。1983年我国首次有报道该病发生，目前在全国已有20多个省、市、自治区存在BVD。2008年，中华人民共和国农业部发布第96号公告，将牛病毒性腹泻定义为三类疫病；世界动物卫生组织也将该病列为法定报告的动物疫病及动物胚胎交流病原名录三类疫病。该病流行范围很广，除牛外，还能感染羊、骆驼、鹿和袋鼠，甚至还有感染人的报道。BVDV主要通过消化道和呼吸道感染动物，既能水平传播也能垂直传播，大多数呈持续性感染(PI)，且免疫抑制容易继发感染黏膜病，死亡率高达100％。这给全世界的养牛业造成了严重的经济损失。
BVDV基因组为单股正链RNA，全长约12.5Kb，仅含有一个能编码约4,000个氨基酸多聚蛋白的ORF，多聚蛋白经翻译和加工后，可形成11种成熟的蛋白，其中C、Erns、E1、E2是病毒的结构蛋白。E2是BVDV的囊膜蛋白，免疫原性最强，能同时诱导机体产生体液免疫和细胞免疫，并产生中和抗体，因此是制备检测抗原和疫苗的首选基因。
牛传染性鼻气管炎(Infectious Bovine Rhinotracheitis，IBR)是由牛传染性鼻气管炎病毒(Infectious Bovine Rhinotracheitis virus，IBRV)引起的一种急性、热性、接触性传染病，它以高热、呼吸困难、鼻炎、窦炎和上呼吸道炎症为特征。该病毒还可引起母牛生殖系统损害，出现流产、死胎和发生肠炎和小牛脑炎，有时还发生眼结膜炎和角膜炎。该病对奶牛的产奶量、公牛的繁殖力及使役牛的使役力均有较大的影响，并且急性的IBR呼吸道感染可继发牛致命性细菌性肺炎。该病于20世纪50年代初最早报道于美国，但目前世界范围内流行。我国1980年首次从新西兰进口种牛中发现此病，目前在大部分省份的奶牛、黄牛和水牛均有IBRV感染。流行病学调查显示，我国14个养牛主要省份IBRV平均感染率为33.3％，造成较大的经济损失，是目前造成养牛业经济损失的主要原因之一。
IBRV基因组由一个长独特区(UL,106kb)和一个短独特区(Us,l0kb)及Us区两侧的重复序列IRs和TRs组成，IBRV基因组为双股线性DNA分子，约138kb。整个基因组编码33个结构蛋白和15个非结构蛋白，其中四个糖蛋白gB、gC、gD和gE是IBRV的主要抗原，而gD蛋白是病毒粒子表面和病毒感染细胞的主要分子，是IBRV的主要结构蛋白，同时也是IBRV复制的必需基因，是刺激机体产生中和抗体的主要糖蛋白，它不但能诱导体液免疫，也能诱导细胞免疫，因此gD是制备IBRV检测抗原和疫苗的首选基因。
目前，两种疾病的商品化疫苗主要是弱毒活疫苗和灭活疫苗，二者各有优缺点。弱毒活疫苗能快速诱导免疫反应、免疫持续期长且可诱导局部粘膜免疫，但是免疫活疫苗后整个牛群始终带毒，且有可能造成毒力返强；灭活疫苗的优势在于其安全，不存在排毒、无流产及持续性感染的风险，但是，灭活疫苗诱导产生的免疫反应持续时间较短，需要多次接种，且不能诱导细胞毒T淋巴细胞反应。目前我国商品化的疫苗很少，养牛业面临着巨大的威胁，而进口苗价格昂贵，发生疫情时无计可施。在临床病例研究中发现，BVDV和IBRV往往混合感染。因此急需研制一种新型的疫苗，该疫苗的免疫原性强、安全性好、成本低，且该疫苗能够同时预防上述两种疫病。
目前市场上面已有BVDV和IBRV灭活二联苗，但是，灭活的BVDV和IBRV可能含有没有灭活彻底的核酸分子，该核酸分子可能会与野生型的BVDV或IBRV重组，导致病毒进一步变异，造成疫苗免疫效果变差的风险；另外，灭活的二联苗免疫牛，在后续效价跟踪中，无法区分野毒感染和疫苗免疫产生的效价，不利于整个疾病的防控和净化。如果使用活疫苗制备二联苗，则存在很多问题，一是活疫苗之间可能存在基因重组，从而导致病毒变异的风险；二是活疫苗一般只能分开包装，在使用时临时混合，从而会造成包装成本较高且终端用户使用麻烦的问题；三是病毒之间可能存在免疫干扰的问题；四是免疫活疫苗，也存在无法区分野毒感染和疫苗免疫产生的效价，不能从根本上净化这两种疾病。由于亚单位疫苗是病毒的抗原蛋白组成，不存在病毒重组和变异的隐患，也不存在免疫干扰的问题，更不用分开包装并在使用时混合，同时还能够区分野毒感染和疫苗免疫产生的效价，因此是研究联苗的一个非常好的方向。
发明内容
本发明要解决的技术问题：一是提供一种免疫原性强、安全性好、无免疫干扰、能够区分野毒感染和疫苗免疫且能从根本上净化BVDV和IBRV的牛病毒性腹泻-牛传染性鼻气管炎的二联亚单位疫苗，达到同时能够预防牛病毒性腹泻和牛传染性鼻气管炎的目的；二是克服利用活疫苗研制联苗时可能导致BVDV或IBRV与其他病毒的基因组或其他疫苗中残留的核酸重组，引起病毒的变异，从而存在极大的生物安全隐患以及可能存在的免疫干扰的问题；三是克服灭活二联苗可能存在没有灭活彻底的核酸分子，该核酸分子可能会与野生型的BVDV或IBRV重组，导致病毒进一步变异，造成疫苗免疫效果变差的风险；四是在于提供一种制备牛病毒性腹泻-牛传染性鼻气管炎的二联亚单位疫苗的方法及在预防和治疗牛病毒性腹泻和牛传染性鼻气管炎中的应用。
本发明提供了一种牛病毒性腹泻-牛传染性鼻气管炎二联亚单位疫苗，其特征在于，所述疫苗包含牛病毒性腹泻病毒E2蛋白和牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白以及药学上可以接受的佐剂。
本发明的技术方案中，优选的牛病毒性腹泻病毒E2蛋白与牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白按照等质量比混合。
本发明的技术方案中，所述疫苗中牛病毒性腹泻病毒E2蛋白和牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白浓度均为25μg/头份～200μg/头份，优选的疫苗中牛病毒性腹泻病毒E2蛋白和牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白浓度均为100μg/头份。
本发明的技术方案中，所述药学上可以接受的佐剂可以为水佐剂，如铝胶佐剂、Montanide GEL 01PR佐剂等，也可以为油佐剂如白油、ISA 206VG等，优选的佐剂为ISA201VG。
本发明的技术方案中，所述免疫增强剂可以为CpG DNA或干扰素等，优选的免疫增强剂为Quil-A，所述Quil-A的浓度为400μg/头份～800μg/头份，优选的Quil-A的浓度为700μg/头份。
本发明的技术方案中，所述防腐剂可以为汞类防腐剂，优选的防腐剂为硫柳汞，所述硫柳汞在每头份疫苗中的含量低于0.01％，优选的硫柳汞的含量为2μg/头份。
本发明还提供了一种制备牛病毒性腹泻-牛传染性鼻气管炎二联亚单位疫苗的制备方法，该方法包括以下步骤：1)制备牛病毒性腹泻病毒E2蛋白和牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白；2)将1)中制备的牛病毒性腹泻病毒E2蛋白和牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白混合制备成抗原液；其中，所述牛病毒性腹泻病毒E2蛋白与牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白按照等质量比混合；3)将抗原液与ISA 201VG按照体积比46:54混合乳化。
本发明的技术方案中，优选的制备疫苗的抗原液中还含有免疫增强剂和防腐剂。
本发明的动物免疫实施例中，发现无论是牛病毒性腹泻病毒E2蛋白还是牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白，二免前不同剂量的疫苗产生的抗体效价有差异，免疫高剂量的疫苗比免疫低剂量的疫苗产生的抗体效价要高，但是在二免后效价基本无差异。
本发明的动物免疫实施例中，发现不同浓度的Quil-A在二免前对效价的产生有一定的影响，高浓度的Quil-A产生的抗体效价相对要高，但是在二免后效价基本无差异。
本发明的动物免疫实施例中，发现免疫该牛病毒性性腹泻-牛传染性鼻气管炎二联亚单位疫苗与单独免疫牛病毒性性腹泻亚单位疫苗或牛传染性鼻气管炎亚单位疫苗相比，在免疫后存在一定的协同刺激作用，即在免疫后，联苗的效价滴度较单独免疫牛病毒性性腹泻亚单位疫苗或牛传染性鼻气管炎亚单位疫苗效价滴度高，且基本上能够达到甚至优于单独免疫牛病毒性性腹泻亚亚单位疫苗或牛传染性鼻气管炎亚单位疫苗的保护效果。
与现有技术相比，本发明第一次明确提出了牛病毒性腹泻-牛传染性鼻气管炎的二联亚单位疫苗及其制备方法和应用。本发明的疫苗具有免疫原性强、安全性好、无免疫干扰、能够区分野毒感染和疫苗免疫且能从根本上净化BVDV和IBRV的优点；且通过该疫苗进行免疫接种，不仅可有效预防和保护牛免受牛病毒性腹泻病毒和牛传染性鼻气管炎病毒的感染，能够达到“一针两防”的效果，省时、省力、节约成本，而且不存在病毒重组和变异的隐患，更避免了分开包装并在使用时混合的麻烦。
附图说明
图1表示IDEXX试剂盒检测免疫后牛病毒性腹泻抗体效价结果。
图2表示ELISA检测免疫后牛传染性鼻气管炎抗体效价结果。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明做进一步说明，本发明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
本发明试剂及药品的来源列单如下：
Quil-A购自Brenntag Biosector；
防腐剂硫柳汞购自Life Sciences；
ISA 201 VG购自法国赛比克公司。
实施例1：牛病毒性腹泻病毒E2蛋白和牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白的制备
1.1参照中国发明专利申请公布号为CN 105924506 A的专利申请文件或者本公司的申请号为201611208261.8的发明专利申请文件或者其他蛋白表达方式(如原核表达系统表达)或其他专利或文献中的牛病毒性腹泻病毒E2蛋白的制备方法制备牛病毒性腹泻病毒E2蛋白。
1.2参照申请号为201610225968.3发明专利申请文件或者其他蛋白表达方式(如原核表达系统表达、昆虫杆状病毒表达、CHO细胞表达系统等)或其他专利或文献中的牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白的制备方法制备牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白。
实施例2：牛病毒性腹泻-牛传染性鼻气管炎二联亚单位疫苗的制备(以制备2ml/头份，共200ml为例说明)
所用制备疫苗的耗材和材料都需预先经过无菌处理，制备过程是在生物安全柜或其他可以保证整个制备过程都无菌的仪器或环境中完成。
1.ISA 201 VG准备：根据抗原液和佐剂体积比为46:54，量取佐剂体积为108ml置于预先准备好的试剂瓶中，封口，置于33℃水浴锅中预热约30min。
2.根据抗原液和佐剂体积比为46:54，水相总体积为92ml。根据牛病毒性腹泻病毒E2(BVDV-E2)蛋白浓度和牛传染性鼻气管炎病毒gD(IBRV-gD)蛋白浓度以及疫苗中蛋白总含量，计算牛病毒性腹泻病毒E2蛋白和牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白取用的体积；若抗原液中还加入免疫增强剂Quil-A或防腐剂硫柳汞，则根据Quil-A和硫柳汞的原始浓度以及疫苗中Quil-A和硫柳汞的含量计算Quil-A和硫柳汞取用的体积；用PBS缓冲液或其他缓冲液将抗原液总体积补充至92ml，混匀后置于33℃水浴锅中预热约30min。例如牛病毒性腹泻病毒E2蛋白和牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白的浓度均为0.5mg/ml，Quil-A的原始浓度为10mg/ml，硫柳汞的原始浓度为30mg/ml，疫苗中牛病毒性腹泻病毒E2蛋白和牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白含量均为100μg/头份(2ml/头份)，疫苗中Quil-A含量为700μg/头份(2ml/头份)，疫苗中硫柳汞含量为2μg/ml。具体配置如下表1所示：
表1
3.搅拌：将预热好的佐剂加到预先准备好的烧杯中，调整好搅拌机的高度和速度，再将预热好的抗原液迅速加到油相中，继续搅拌10～20min。一般根据制备体积选择搅拌速度和搅拌时间，如制备200ml疫苗组合物，一般选择350rpm/min搅拌10min即可。
4.稳定：将3中搅拌好的疫苗置于20℃水浴锅中静置1h，然后置于4℃冰箱中过夜。
5.分装：稳定好的疫苗根据需要分装并写上标签。
实施例3：牛病毒性腹泻-牛传染性鼻气管炎二联亚单位疫苗的免疫实验
3.1疫苗制备
按照实施例1和2的方法制备蛋白和疫苗，具体疫苗信息见下表2所示：
表2
3.2免疫实验
筛选4-5月龄小牛40头(BVDV和IBRV抗原抗体阴性)，随机分成8组，每组5头，一组作为空白对照组，其他7组作为免疫组，分别免疫疫苗1至疫苗7。空白对照组每次肌肉注射2ml生理盐水，另外6组免疫组每次肌肉注射2ml相应的疫苗，，初免三周后加强免疫一次，免疫前、二免前和二免后21天采集血清，检测抗体效价。
实验结果如图1所示，IDEXX牛病毒性腹泻病毒抗体检测试剂盒检测结果显示：免疫牛病毒性腹泻-牛传染性鼻气管炎二联亚单位疫苗(疫苗2)的牛病毒性腹泻病毒抗体效价在二免前较单独免疫牛病毒性腹泻病毒E2蛋白亚单位疫苗(疫苗6)的牛病毒性腹泻病毒抗体S/P值高，约高0.1-0.2，但在二免后两组免疫组S/P值基本保持一致，平均S/P值均高于1.5；不同剂量的牛病毒性腹泻病毒E2蛋白制备的疫苗(疫苗1、疫苗2、疫苗3)，在二免前S/P值有差异，疫苗中牛病毒性腹泻病毒E2蛋白含量越高，S/P值相对要高，但在二免后S/P值基本一致，均高于1.5。
实验结果如图2所示，ELISA抗体检测结果显示：免疫牛病毒性腹泻-牛传染性鼻气管炎二联亚单位疫苗(疫苗2)的牛传染性鼻气管炎病毒相对抗体效价在二免前较单独免疫牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白亚单位疫苗(疫苗7)的牛传染性鼻气管炎病毒相对抗体效价较高，约高半个稀释度，但在二免后两组免疫组相对抗体效价基本保持一致，平均相对效价能够达到38,000以上；不同剂量的牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白制备的疫苗(疫苗1、疫苗2、疫苗3)，在二免前相对抗体效价有差异，疫苗中牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白含量越高，相对抗体效价相对要高，但在二免后相对抗体效价基本一致，均能达到38,000以上。
从图1和图2中可以看出，不同浓度的Quil-A(疫苗2、疫苗4、疫苗5)在二免前对效价的产生有一定的影响，高浓度的Quil-A产生的抗体效价相对要高，但是在二免后效价基本无差异。
3.3 ELISA检测抗体效价
(1)包被：用包被液(50mM碳酸盐缓冲液，pH 9.5)稀释纯化的gD蛋白至0.5μg/ml，在酶标板上每孔加入100μl，封口膜封好后4℃冰箱放置过夜；
(2)洗涤：从冰箱取出酶标板后，放入洗板机中洗涤，洗涤液用PBST；
(3)封闭：每孔加入200μl封闭液(5％脱脂奶)，封口膜封好后37℃孵育2h；
(4)样品准备：按已知的信息和需要用量，用封闭液将血清进行适度稀释；
(5)洗涤：同(2)；
(6)加样：加入稀释血清，同时用封闭液做阴性对照，37℃孵育1h；
(7)洗涤：同(2)；
(8)加二抗：每孔加入适度稀释的HRP标记的二抗100μl，37℃孵育0.5h；
(9)洗涤：同(2)；
(10)显色：避光条件下每孔加入100μl的TMB显色液，37℃孵育10min；
(11)终止：每孔加入50μl终止液(2M H2SO4)，终止反应；
(12)检测：于450nm波长测定样品OD值，分析数据；
(13)结果分析：判断抗体阳性的标准：P/N≥2.1，OD450≥0.1。
本发明通过上面的实施例进行举例说明，但是，应当理解，本发明并不限于这里所描述的特殊实例和实施方案。在这里包含这些特殊实例和实施方案的目的在于帮助本领域中的技术人员实践本发明。任何本领域中的技术人员很容易在不脱离本发明精神和范围的情况下进行进一步的改进和完善，因此本发明只受到本发明权利要求的内容和范围的限制，其意图涵盖所有包括在由附录权利要求所限定的本发明精神和范围内的备选方案和等同方案。

Claims (10)

1.牛病毒性腹泻-牛传染性鼻气管炎二联亚单位的疫苗，其特征在于，所述疫苗包含牛病毒性腹泻病毒E2蛋白、牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白、以及药学上可以接受的佐剂。
2.根据权利要求1所述的疫苗，其特征在于，所述牛病毒性腹泻病毒E2蛋白与牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白按照等质量比混合。
3.根据权利要求1或2所述的疫苗，其特征在于，所述牛病毒性腹泻病毒E2蛋白和牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白浓度均为25μg/头份～200μg/头份，优选牛病毒性腹泻病毒E2蛋白和牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白浓度均为100μg/头份。
4.根据权利要求1所述的疫苗，其特征在于，所述药学上可以接受的佐剂为ISA 201VG。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的疫苗，其特征在于，所述的疫苗还含有免疫增强剂、和/或防腐剂。
6.根据权利要求5所述的疫苗，其特征在于，所述免疫增强剂为Quil-A，所述Quil-A的浓度为400μg/头份～800μg/头份，优选700μg/头份。
7.根据权利要求5所述的疫苗，其特征在于，所述防腐剂为硫柳汞，所述硫柳汞的含量为2μg/头份。
8.一种制备如权利要求1-7任一权利要求所述疫苗的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备牛病毒性腹泻病毒E2蛋白和牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白；
2)将1)中制备的牛病毒性腹泻病毒E2蛋白和牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白混合制备成抗原液；其中，所述牛病毒性腹泻病毒E2蛋白与牛传染性鼻气管炎病毒gD蛋白按照等质量比混合；
3)将抗原液与ISA 201VG按照体积比46:54混合乳化。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述抗原液还包括免疫增强剂和/或防腐剂。
10.一种如权利要求1-7任一权利要求所述的疫苗在预防和治疗牛病毒性腹泻和牛传染性鼻气管炎中的应用。
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