口蹄疫病毒的关键毒力因子和减毒研究取得突破

口蹄疫病毒（Foot-and-mouth disease virus，FMDV）引起的口蹄疫（FMD），是世界范围内偶蹄类动物的主要瘟疫，被OIE 认定为头号动物传染病。疫苗接种是流行国家防控口蹄疫的基本策略，然而，口蹄疫灭活疫苗存在一些明显的缺点，包括毒力病毒从疫苗工厂逃逸的风险、免疫持续期短、成品疫苗的保存期短以及流行毒株的高度抗原异质性。为克服这些缺点，要求疫苗在高度安全的设施中生产，疫苗中须含有高浓度的146S 抗原，由此产生的高额成本使疫苗的推广受到限制。减毒活疫苗可诱导坚强而且持久的保护性免疫而且成本低廉，被认为是传染病防控的最有效策略。开发FMDV 减毒疫苗遇到的主要障碍是难以实现减毒与免疫原性维持之间的平衡，特别是减毒效果在不同易感动物具有不均衡性、即在一种动物减毒而在另一种动物不减毒或减毒不彻底，因此在上世纪90 年代OIE 宣布禁止使用减毒活疫苗预防FMD。

研究发现，病毒的翻译元件—核糖体进入位点（IRES）是FMDV 的关键毒力因子，通过IRES 结构与功能研究和反向遗传操作成功构建了高度免疫原性减毒株，毒力减毒的分子机制被阐明。通过与牛鼻病毒IRES 的比较研究证实，FMDVIRES 结构域4的亚结构域K 之茎-环结构的环上之C351G 突变，使IRES 与细胞PTB 蛋白的结合呈现温度依赖性减弱，导致温度依赖性翻译缺陷以及温度敏感减毒株的产生。自然宿主牛和猪接种减毒株后，不表现临床症状、病毒血症、病毒排泄或病毒传播，但仍能产生有效的中和抗体应答并提供完全的免疫保护。重要的是，用我们创建的减毒策略构建的FMDV 减毒株对于两种主要易感动物猪和牛均是理想减毒的，IRES C351G 突变是不同血清型FMDV 毒株温度敏感表型的普遍决定因素、通过操纵IRES 可针对任何FMDV 流行株快速构建减毒活疫苗候选株，在细胞传代中C351G 突变稳定遗传、在体内传代中C351G 突变株不发生毒力返祖。因此，本研究实现了FMDV关键毒力因子和减毒研究的突破。研究结果已获得中国发明专利授权（ZL 2017 1 1093774.3）并申报PCT专利（公开号：WO2018/090994），论文于6 月3 日在线发表在《Journal of Virology》。

本研究取得成功的关键是找到了FMDV 的关键毒力因子IRES，并确定了其C351G 突变减毒位点。C351G 突变减毒恰到好处，实现了减毒与免疫原性维持之间的平衡；C351G 突变引起细胞PTB 蛋白与病毒IRES 结合发生温度依赖性减弱、引起IRES 温度依赖性翻译缺陷、导致FMDV 的温度敏感性减毒，因此攻克了减毒株在不同易感动物不均衡减毒的难题；C351G 突变在细胞传代是遗传稳定的，而且C351G 突变株接种动物不排毒、不传播的特性使之难以获得回复突变的机会，这在很大程度上排除了对该减毒株的安全性忧虑；C351G 突变减毒是通用的，可针对任何FMDV 流行株进行快速减毒。该减毒株的上述特征，显示了其作为减毒活疫苗候选株的潜力，但在提交国际组织OIE 认证之前，还需要进行全面的安全性评价。

本研究另一方面的重要贡献是，通过置换IRES结构域4 发现了构建FMDV 无毒株的路径，可针对任何流行株快速构建无毒株。由此构建的毒株在易感动物体内失去复制能力，是绝对安全的灭活疫苗种毒。用其生产灭活疫苗，不但保证了疫苗生产的安全性、因无需进行严格的生物安全防护也会大大降低生产成本，可为全球口蹄疫灭活疫苗的生产带来跨越式的技术进步。