中國科學家首次“看清”非洲豬瘟病毒,原來長這樣……

2019-10-18 17:39:42 來源: 科技日報 作者: 陸成寬

科技日報記者 陸成寬

非洲豬瘟,生豬養殖戶的一場噩夢。

這是由非洲豬瘟病毒引起的一種急性、熱性、高度接觸性動物傳染病。

它可以感染所有品種和年齡的豬,無論家豬還是野豬。豬感染后發病率和死亡率高達100%。

世界動物衛生組織將其列為法定報告動物疫病,我國也將其列為一類動物疫病。

2018年8月3日農業農村部新聞辦公室通報我國首例非洲豬瘟疫情,隨后病毒很快傳播到全國大部分地區,已經造成巨大的經濟損失。然而,由于非洲豬瘟病毒基因類型多,免疫逃逸機制復雜,可逃避宿主免疫細胞的清除,目前國內外均缺乏有效疫苗。

  

為了攻克這一難題,中國科學院生物物理研究所饒子和、王祥喜團隊和中國農科院哈爾濱獸醫研究所步志高團隊聯合上海科技大學、清華大學、中科院微生物所、武漢病毒所、南開大學等單位,于2018年12月開始對非洲豬瘟病毒顆粒和相關抗原分子開展了基礎科研、臨床檢測及高效疫苗等多方面的聯合攻關研究。

該研究成功分離出國內正在爆發的非洲豬瘟病毒流行株,采用單顆粒三維重構的方法首次解析了非洲豬瘟病毒全顆粒的三維結構。研究為揭示非洲豬瘟病毒入侵宿主細胞以及逃避和對抗宿主抗病毒免疫的機制提供了重要線索,為開發效果佳、安全性高的新型非洲豬瘟疫苗奠定了堅實基礎。相關研究成果于10月18日在國際著名學術期刊《科學》上發表。

事實上,非洲豬瘟病毒是我們的“老朋友”了。早在1921年在非洲肯尼亞首次發現,至今有約100年的歷史。近百年來,非洲豬瘟病毒從非洲傳播至歐洲、南美洲、亞洲等多個國家。近一年來,非洲豬瘟病毒傳播速度明顯加快,呈現愈演愈烈趨勢,據國際動物健康組織通報數據顯示,2019年1月至2019年10月期間,曾爆發或者正在爆發非洲豬瘟疫情的國家有26個,包含13個歐洲國家、10個亞洲國家和3個非洲國家,其中亞洲幾個國家的疫情尤為嚴重。

“研究分離出的非洲豬瘟病毒流行株由于尺度巨大,數據收集是一個特別巨大的挑戰。其中,冷凍電子顯微成像技術是解析亞細胞和生物大分子高分辨三維結構的關鍵。” 中國科學院院士饒子和說道。

從今年2月4日除夕開始,饒子和院士及其團隊就“泡”在了上海科技大學。“在生物冷凍電鏡機時特別緊張的情況下,上科大為我們大開綠燈,團隊得以在生物電鏡中心連續開展了近5個月高質量的數據收集,累計獲得了7萬余張合計超過100TB的高質量顯微照片,完整病毒顆粒接近6.5萬顆。”饒子和表示。

圖:非洲豬瘟病毒整體結構(左:5層切面圖;右:衣殼層整體結構)

功夫不負有心人,經過數月的連續攻關,研究團隊首次在冷凍電鏡下得到了高分辨率的非洲豬瘟病毒結構。這是一種正二十面體的巨大病毒,由基因組、核心殼層、雙層內膜、衣殼和外膜5層組成,病毒顆粒包含3萬余個蛋白亞基,組裝成直徑約260納米的球形顆粒,這是目前解析近原子分辨率結構的最大病毒顆粒。

“該研究新鑒定出非洲豬瘟病毒多種結構蛋白,搭建了主要衣殼蛋白p72等原子模型,揭示了非洲豬瘟病毒多種潛在的保護性抗原和關鍵抗原表位信息,闡述了結構蛋白復雜的排列方式和相互作用模式,提出了非洲豬瘟病毒可能的組裝機制。”中國科學院生物物理研究所研究員王祥喜說。

2013年以來研究團隊解析了四類三十余種全病毒原子分辨率的結構,從結構比較中可以看到非洲豬瘟病毒(ASFV)是一個十分巨大、復雜的病原體

“這是國際上首次解析非洲豬瘟病毒結構,對國家經濟安全意義重大。” 哈爾濱獸醫研究所步志高指出,“以前對非洲豬瘟病毒的了解,更像是‘盲人摸象’。如今‘看到’了病毒全貌,修正了此前的部分錯誤判斷,之后的疫苗研發可以更有針對性。”

我國是全世界最大的豬肉生產和消費國,生豬產業在國民經濟發展和人民群眾生活中具有不可替代的重要作用,做好非洲豬瘟病毒的基礎研究,做好非洲豬瘟的防控工作是我國傳染病相關領域科學家的一份責任與義務。近百年來,非洲豬瘟病毒首次進入我國,在我國科學家的共同努力下,首戰告捷,解析了非洲豬瘟病毒精細結構,這是基礎研究領域的重大研究成果,也是饒子和院士領導的研究團隊繼2003年SARS后,又一次在關鍵時刻為國家疾病防控貢獻知識力量,更是基礎研究面向國家重大戰略需求的一個成功的范例。

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責任編輯:李俊霞(實習)
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