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球虫疫苗研究进展

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维普资讯 http://www.cqvip.com 中国兽医寄生虫病2008,16(4):3540 Chinese Journal of Veterinary Parasitology ・文献综述・ 球虫疫苗研究进展 张正黎 , 廖党金 (1.重庆邮电大学生物信息学院,重庆400065;2. ̄t111省畜牧科学研究院,成都610066) 摘要:本文对疫苗类型、疫苗的研制方法、展望三个方面进行了阐述。其中,疫苗类型有强毒活疫苗、弱毒活疫 苗、灭活疫苗、基因工程苗等。疫苗的研制方法,强毒活疫苗主要通过控制球虫卵囊量,弱毒疫苗的致弱方法有鸡 胚传代致弱、早熟选育致弱、物理和化学方法致弱。 关键词:球虫;疫苗;研制 中图分类号:¥852.723 文献标识码:A 文章编号:1005-0868(2008)04-0035-06 球虫病是一种全球性的畜禽疾病,对养殖业有 有美国的Coccivac型疫苗,加拿大的Immucox型虫 苗;英国的藻酸盐株虫苗;和Pitman-Moore Europe 公司正在开发的一种弱毒活虫苗Paracox。国内也 有不少研究人员在开展这方面的工作,有的已成功 研制出球虫虫苗,在生产上进行试验取得了良好效 果 。 着严重危害。长期以来,本病的防治主要依赖药物, 但抗球虫药物的使用也存在着不少问题。例如,球 虫容易对药物产生抗药性,影响药物对球虫病的防 治效果;不少药物会残留在肉蛋等产品中,危害人类 健康。因此,对球虫疫苗的研制有着重要意义。 目前国外巳有几种商品球虫虫苗在推广使用, 收稿日期:2008-03—21 作者简介:张正黎(1980~),女,四川人,硕士研究生。 通讯作者:廖党金,E—mail:liaodjin@yahoo.com.an [25] 李文超.巨型艾美耳球虫(Eimeria maxima)免疫原性 差异株的筛选及其抗原比较分析[D].扬州:扬州大 学,2005. sitology,1991,102:1—8. [31] Fried M,Mender D,Sar—Shalom 0,et a1.Developmen— tal gene expression of a 230 kilodalton macrogamete・-spe-・ cific protein of the avian coccididal parasite,E/mer/a [26] Shirley M W,Rollison D.Coccidia:the recogninition and characterization of populations of Eimeria[M].In: Taylor A E R and Muller R:Problems in the identifica— tion of parasites and their vectors.Blackwell Scientiic,f Oxford,1979,7-30. maxima[J].Moleculr and Biaochemicla Parasitology. 1992,51(2):251—262. [32] Elsheikha H M,Rosenthal B M,Murphy A J,et a1. Generlaly applicable methods to puri ̄intracellular COC— cidian from cell cultures and to quantify puriifcation effl— [27] 黄[28] 兵,赵其平,陈兆国,等.五种鸡球虫卵囊的同工 酶研究[J].畜牧兽医学报,1996,27(4):355-359. Shirley M W,BushellA C,Bushell J E,et a1.A live attenuated vaccine for the control of avian coccidiosis: cacy using quantitation PCR[J].Veterinary Parsiatolo— y,2006,135(34):g223-224. [33] 辛玲.三种鸡球虫PCR检测方法的建立及十株巨型 艾美耳球虫ITS一1序列分析[D].扬州:扬州大学, 2005. tirals in broiler breeders and replacement layer flocks in the UK[J].Veterinary Recent,1995,137:453. 457. [34] Barta J R,Coles B A,Schito M L,et a1.Analysis of infraspecific variation among five strains of E/mer/a,n . [29] Femando M A.Pasternak J J.E/mer/a spp.of the do- mestic fowl:resolution of chromosomes by ifeld inversion ia fmrom North America[J].Intenartional Joumal of Parasitology.,1998,(28):485-492. .gel electorphoresis[J].Exploration of Parsiatology, 1991,72(3):306-310. [35] Sardany6s J,So16 R V.Red Queen strange attractors in host—parasite replicator gene—for—gene coevolution[J]. Chaos Solitons Fractlas 2007;32(5):1666—1678. [30] Ellis J,Thurby T.Changes in the message rRNA popu— lmion during sporulation of Eimeria maxima[J].Para- 维普资讯 http://www.cqvip.com

中国兽医寄生虫病 2008年7月 1 疫苗类型 1.1 强毒活疫苗 强毒活疫苗是采用自然分离的 成三价早熟弱毒苗 。法国P.Coudert(1996)在 实验室选育出了兔艾美耳球虫的早熟株,这些早熟 株与野外株在形态上有区别。但是关于兔球虫的早 熟株选育研究较少,我国国内还未见相关报道 ]。 强毒虫株制取的疫苗。目前已有商品化生产,其优 点是免疫力较强。Danforth(1988)、Lee等(1996)报 早熟株的一个特点是潜隐期缩短,并且致病力下降, 道,在较好的饲养条件下,强毒苗Cocci—vac和Im— mueox都会对种鸡、后备蛋鸡和肉鸡、仔鸡提供较强 的免疫保护力 ' 。国内也有相关报道,韩谦 (1994)。。 报道中国农业大学寄生虫教研组推出的 原因是第二代裂殖生殖缺乏或发育缺陷,已选育出 的E.acervulina、E.brunetti和E.praecox的早熟株均 为缺少第二代裂殖生殖,而E.tenella早熟株为第二 代裂殖生殖不完全。最后一代裂殖期发育快且内含 球虫活苗试验产品接种成功,肉仔鸡应用后无明显 的不良反应,免疫后6周能抵抗20万混合孢子化卵 囊的攻击。 但强毒虫苗也有一定的缺点:第一,存在于虫苗 中的各种球虫株都是完全致病性的,而且毒力较强, 容易引发球虫病;第二,球虫卵囊在水中沉降较快, 易造成免疫不均匀,使得个体动物摄入的卵囊量不 一致,必须寻找较好的悬浮剂搭配使用;第三,可能 将强毒球虫引入新的养殖场。家兔球虫病分布广 泛,斯氏艾美耳球虫等生活史较为特殊,国内外对于 兔的强毒虫苗尚未见相关报道。目前,弱毒活疫苗 也加强了开发与应用。 1.2弱毒活疫苗弱毒活疫苗是通过一定途径致 弱球虫,得到弱毒虫株来制取的疫苗。与强毒疫苗 相比,这一类疫苗的致病性较小,具有抗球虫的高效 力和安全性。目前也有的已经被开发为商品虫苗, 如使用早熟选育致弱的球虫疫苗Paraeox(含有柔 嫩、巨型、堆型艾美耳球虫等7种早熟株)和Livacox (含有堆型和巨型艾美耳球虫的早熟株)等 J。由 于致弱途径的不同,弱毒活疫苗的特点和免疫力有 一定差异。 鸡胚传代致弱疫苗的免疫力较稳定,樊生超等 (1996)将柔嫩艾美耳球虫鸡胚适应株连续回鸡6 代仍无返祖现象 ]。但也有其局限性,首先,鸡胚 传代致弱方法只能用于鸡球虫疫苗的研制,也并非 所有的球虫都可以进行鸡胚传代。在常见的9种鸡 球虫中,只有柔嫩艾美耳球虫、布氏艾美耳球虫、和 缓艾美耳球虫和毒害艾美耳球虫等4种能在鸡胚内 完成其内生性发育,其余5种不能在鸡胚内完成内 生性发育。而且鸡胚适应致弱株在回归鸡体连续传 代一定代数后,也可能有致病性恢复的现象 。 早熟选育疫苗在遗传上具有稳定性,对于商品 运用具有实际意义。目前这类疫苗已成功获得了8 种球虫的早熟虫株,国内已经有学者分别选育成功 E.tenella、E.acervulina、E.maxima的早熟株,并已制 较亲本株少的裂殖子,比亲本毒株提前进入配子生 殖,减轻了对宿主的损伤。Shirley(1994)报道,E. maxima强毒株的100个卵囊可使3 x 10 以上个肠 上皮细胞受破坏,而同样剂量的早熟株仅破坏7 x l0 个肠上皮细胞。相关的试验结果也证实,早熟 株比亲本毒株的致病力降低许多,用于疫苗株是安 全的 。但早熟株的选育要经过反复传代才能使 球虫的内生发育周期缩短,过程比较繁琐,对于大规 模生产应用也具有一定缺陷。 用理化致弱方法研制的球虫弱毒疫苗也有较强 的免疫力,具有安全稳定、成本较低的优点,但起步 较晚,目前商品开发应用还较少。中国农业科学院 上海兽医研究所采用双重致弱法研制出了DLV鸡 球虫疫苗" 。这类疫苗的缺点在于免疫力不如强 毒苗,而且可能破坏球虫卵囊的生长发育,如吴兆敏 等(1991)¨刮报道了化学诱变剂NTG处理后的柔嫩 艾美耳球虫免疫雏鸡后可诱导保护性免疫,但球虫 毒力下降的同时,卵囊的繁殖力也在下降。 上述强毒疫苗和致弱疫苗都不同程度的存在着 以下缺点:制作过程繁杂;疫苗需要低温贮藏;致弱 虫株存在着潜在毒力返强或进化为更强虫株的可能 性;疫苗接种不当可能导致鸡群发病甚至死亡。 1.3基因工程苗基因工程疫苗是应用分子生物 学技术研制的疫苗,球虫的基因工程苗主要是DNA 重组疫苗。与强毒和弱毒疫苗相比,基因工程疫苗 具有贮藏方便、安全性高的优点,因此成为疫苗研制 的一种新方向 J。 目前国内外的研究者已经克隆出许多鸡球虫基 因,并已证实一些基因表达的蛋白具有部分的保护 性。保护性的大小与基因的重要性有直接关系,也 与鸡的基因背景和抗原递呈方式有很大关系 。 Lillehoj(1988)应用重组蛋白免疫鸡,发现不同品系 的鸡表现出不同的免疫效果 …。 但由于球虫基因组庞大,生活史复杂,需经几个 不同的发育阶段,不同发育阶段的虫体其形态、结构 维普资讯 http://www.cqvip.com 第l6卷第4期 张正黎等:球虫疫苗研究进展 及组成都有很大差异,其基因在不同发育阶段的表 达情况也不一致,鉴定保护性抗原有一定难度,给基 因工程疫苗的研究带来了一定困难。球虫的保护性 抗原可能是由各阶段虫体所具有的保护性抗原共同 组成,因而克隆出的单一重组抗原只具有部分保护 性 。国外有学者认为用重组抗原接种鸡只产生 部分抗球虫保护力,迄今为止所获得的保护水平不 能认为足以有效地控制野外毒株球虫病 ’ 。基因 工程苗目前还处于研究探索中,尚未达到成功和完 良好免疫原性,其原理可能是由于第二代裂殖体从 原来的粘膜固有层转而全部寄生在肠腺上皮细胞 后,不引起出血,从而对组织的损伤减小。 张勤等(1980)和杨振中等(1981)先后报道了 对柔嫩艾美耳球虫鸡胚传代致弱的培育,和柔嫩艾 美耳球虫鸡胚致弱虫苗的安全性、保存期和免疫期 以及弱毒虫苗的田间免疫观察。柔嫩艾美耳球虫在 鸡胚内培养成功证明了在鸡胚中连续传代能导致适 应虫株的产生,而且减弱了对雏鸡的致病力。经过 全有效的程度,仅停留于实验室阶段。 1.4灭活疫苗直到今天的研究表明,宿主对球虫 的保护性免疫是由活的球虫感染所引起的,用灭活 的虫体免疫几乎未获成功,灭活疫苗的成功研制国 内外尚无报道,其原因很可能是导致宿主产生保护 性免疫的抗原仅存在于有代谢活性的虫体的缘故 (Rose1982)[79]。 2疫苗的研制方法 2.1强毒活疫苗球虫强毒活疫苗主要采用直接 从自然发病的畜禽体内或者粪便中收集球虫混合卵 囊,然后采用单卵囊分离法纯化球虫,并按照一定比 例混合,配以适当的稳定剂制成疫苗的方法 ]。 Edgar(1952) 给鸡接种含有8种鸡球虫的混 合孢子化卵囊,使鸡群通过反复感染不断增强免疫 力的方法研制了Cocci.vac虫苗。强毒疫苗的研制 多参考这一方法,由于虫苗虫株对药物敏感,通常使 用药物对其繁殖量加以控制,使鸡只在低剂量球虫 感染的情况下,逐步建立坚强免疫力,以抵抗现场强 毒虫株的侵袭 J。 有研究表明,强毒疫苗的免疫效果取决于接种 孢子化卵囊的数量和接种方式。近年来国内外报道 均认为低剂量多次免疫是比较优越的一种免疫方 式,重复感染卵囊所引起的免疫水平,要比一次性感 染相同数量的卵囊所引起的高得多 。‘ 。 2.2弱毒活疫苗球虫的弱毒活疫苗是采用一定 途径致弱球虫卵囊,获得弱毒虫株制成疫苗的方法。 主要的致弱途径有鸡胚传代、早熟选育、理化手段 等。 2.2.1 鸡胚传代致弱 这种方法是令球虫卵囊在 体外人工脱囊,获得子孢子,并接种到发育中的鸡胚 内,使其繁殖后代卵囊、待这些卵囊抱子化后,重复 上述操作,如此多次经鸡胚传代后,球虫适应在鸡胚 内生长,形成所谓“鸡胚适应株”。这种鸡胚适应株 再回到鸡体时,致病力已大大降低了,而且仍然保持 连续培养传代,柔嫩艾美耳球虫TA株致病性显著 低于亲本株,而且能保护强毒的感染,在鸡胚中培育 62代之后,虫株(TA62)才变得稳定,在雏鸡在连续 传9代未见致病力恢复。柔嫩艾美耳球虫适应鸡胚 的H株缺少大量的第二代裂殖体,而正常的虫株第 二代裂殖体见于肠粘膜的固有层 。 2.2.2早熟选育致弱 这种方法是选择球虫的亲 代虫株进行反复传代,使其生长发育周期逐渐缩短 来制取弱毒疫苗。国内外学者应用此选育方法分别 得到了堆型艾美耳球虫、巨型艾美耳球虫、柔嫩艾美 耳球虫等早熟株,据报道这些早熟株的致病力低,而 免疫原性和它们的亲本株类似 j。国内外学者 也有报道将鸡胚传代致弱和早熟选育的方法相结 合,通过双重致弱来减低球虫毒力的方法 J。 2.2.3理化方法致弱 这种方法是采用各种物理 及化学的手段,如辐射、化学诱变剂或者两者结合等 方法对球虫卵囊进行处理,以使卵囊的毒力降低,再 感染畜禽使之产生免疫力。 吴兆敏等(1991)报道了用化学诱变剂NTG处 理鸡的柔嫩艾美耳球虫,免疫雏鸡后可诱导保护性 免疫。Young(1994)报道了 射线可降低球虫卵囊 的致病性及其免疫原性 J,但随着辐照后的球虫传 代次数的增加,其致病性将会恢复。国内一些研究 报道也表明, 射线辐射可以降低斯氏艾美耳球虫 的致病性,但同时也减弱其免疫原性,其程度取决于 免疫剂量 ’ 。 然而对射线辐射致弱球虫疫苗这一方法目前尚 存在着不同意见,有的学者认为射线辐射球虫卵囊 并非致弱,而是杀死了部分卵囊,使接种剂量降低, 因此动物免疫后不发病而产生免疫力,但Jenkines 等 筛选出 射线辐射堆型艾美耳球虫、柔嫩艾美 耳球虫和巨型艾美耳球虫的最适剂量,即不影响子 孢子侵入肠上皮细胞或对随后攻虫感染保护性免疫 反应的产生,但裂殖生殖发育受到抑制,说明辐照仍 有致弱作用,该问题有待进一步研究。 维普资讯 http://www.cqvip.com

中国兽医寄生虫病 2008年7月 还可以使用物理诱变因素和化学试剂处理双重 致弱的方法来制取弱毒疫苗。中国农科院上海家畜 组抗原免疫鸡只能诱发对球虫病的部分保护,还不 足以在生产上有效控制田间球虫病。而球虫种类多 寄生虫病研究所以化学诱变剂环磷酸酰胺(cv)和 物理诱变因素紫外线照射对艾美耳球虫卵囊进行双 重致弱,结果表明能激发鸡对球虫感染的高度免 疫 ̄73,74]。 样,生活史复杂,基因组庞大,不同发育阶段的免疫 原性和抗原构成都有差异,各阶段都有保护性抗原, 不同种类球虫的免疫原性也不同,因此基因工程苗 的研制还需要进一步研究免疫保护机制,对不同虫 2.3分子生物学方法 主要是通过克隆球虫基因, 建立表达性DNA文库或者eDNA文库,再用不同的 种和不同阶段的保护性抗原进行鉴定和分离。 参考文献: 抗体进行筛选来制取疫苗的方法 。可用抗虫体 某一阶段抗原的单克隆抗体(mAb)或者不同阶段 的多克隆抗体来筛选DNA或者eDNA片段。 国外有的学者在建立球虫DNA或eDNA文库 后,用标记的特异性寡聚核昔酸作探针,或用标记球 虫本身的RNA、eDNA或DNA作探针,筛选鸡球虫 基因 孓 J。如Files根据E.tenella孢子囊和子孢子 表面蛋白序列设计了一组标记的特异性寡聚核昔酸 探针,筛选出了TA 基因 。 3 展望 经过国内外学者几十年的探索研究,已经研制 出了多种类型的球虫疫苗,目前已有4种不同类型 的球虫疫苗投入商品化生产,实验室研究工作也有 了相应的进展¨ 。 目前已有商品化生产的是强毒疫苗和弱毒疫 苗。强毒疫苗的免疫力虽然强,但本身致病性严重, 使用过程中容易引起畜禽发病,需要一整套相应的 技术措施进行保护,因而目前只适合于条件较好的 鸡场和兔场。为了解决强毒疫苗的致病性问题,对 接种数量的控制研究和配套使用药物控制其繁殖量 将是今后的重点方向。弱毒疫苗中以早熟致弱疫苗 较为稳定,目前应用也较多,但早熟株的返祖性问题 一直存在,而且这一类研制方法过程比较繁复,造成 了疫苗的成本较高,使得疫苗的价格并不比抗球虫 药低。因此,探索方法较为简便、成本较低的致弱技 术有着重要的意义。在当前球虫的弱毒疫苗研究 中,辐照致弱方法存在着一定的争议,对于其作用是 否明显还有很多疑问,而使用化学试剂致弱的报道 相对较少,作为一条研制球虫弱毒疫苗的重要思路, 使用化学方法致弱今后将有着乐观的前景。同时, 采用多重致弱方法,可以使球虫卵囊的毒性更大的 降低,使试验动物获得更强的免疫力,因而化学试剂 在这方面也应有更多的应用。 作为一种新兴的技术,基因工程疫苗具有高效 低毒、易保存等很多优点,但目前的研究表明,用重 [1]张龙现,张秀根,孙智峰.鸡球虫疫苗的研究进展 [J].外国畜牧学.猪与禽.1994(6):34.37. 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