Isolation and characterization of porcine epidemic diarrhea viruses associated with the 2013 disease outbreak among swine in the United States
与 2013 年美国猪只疫情相关的猪流行性腹泻病毒的分离与鉴定
| 期刊: | Journal of Clinical Microbiology | 影响因子: | 6.100 |
| 时间: | 2014 | 起止号: | 2014 Jan;52(1):234-43. |
| doi: | 10.1128/JCM.02820-13 | 研究方向: | 免疫、微生物学 |
文献解析
1. 文献背景信息
标题/作者/期刊/年份
“Isolation and characterization of porcine epidemic diarrhea viruses associated with the 2013 disease outbreak among swine in the United States”
Qi Chen 等,Journal of Clinical Microbiology,2014-01(IF≈4.2,ASM 旗舰期刊)。
研究领域与背景
猪流行性腹泻病毒(PEDV)于 2013 年 5 月首次在美国暴发,导致仔猪高死亡率及重大经济损失。当时美国缺乏可稳定传代的本土毒株,全基因组序列信息亦空白,阻碍了病原学、诊断与疫苗研发。
研究动机
填补“美国本土 PEDV 分离株的细胞培养适应性、遗传特征及系统发育定位”三大空白,为后续疫苗和诊断提供关键生物材料与序列基础。
2. 研究问题与假设
核心问题
如何从美国暴发猪群中分离并鉴定可稳定培养的 PEDV 毒株,并确定其遗传亲缘关系?
假设
美国毒株与 2011–2012 年中国毒株高度同源,且 S1 基因是追踪遗传变异的最佳靶标;分离株可在 Vero 细胞连续传代并保持遗传稳定性。
3. 研究方法学与技术路线
实验设计
现场采样-实验室分离-多代传代-系统表征。
关键技术
– 样本:印第安纳与艾奥瓦两州暴发猪场小肠内容物。
– 分离:Vero 细胞盲传 + 免疫荧光(IF) + 电镜确认病毒颗粒。
– 定量:实时 RT-PCR(N 基因)+ TCID₅₀ 滴定。
– 基因组:第 0、3、9 代病毒提取 RNA,Ion Torrent 全基因组测序。
– 系统发育:Mega 6 邻接法,比较 6 株美国毒株与 23 株国际毒株。
创新方法
首次在美国建立 PEDV 可传代细胞模型,并验证 S1 基因作为遗传追踪最优标记。
4. 结果与数据解析
主要发现
• 成功分离两株 PEDV:ISU13-19338E 与 ISU13-22038,Vero 细胞可连续传代 ≥30 代;P1-P10 滴度维持 6×10²–2×10⁵ TCID₅₀/mL。
• 全基因组序列显示两株间核苷酸同源性 99.7 %;与美国同期毒株同源性 ≥99.7 %。
• 系统发育树显示美国毒株与中国 2011–2012 毒株聚为一簇,S1 基因变异度最大(3.9 %),适合分型。
• 遗传稳定性:P0→P9 仅 15 个核苷酸替换,均位于非结构蛋白区,不影响 S 蛋白抗原位点。
数据验证
独立实验室重复分离与测序结果一致;抗体中和实验证实分离株保持抗原性。
局限性
仅两州样本;未评估动物致病性;未覆盖后来出现的 S-INDEL 变异株。
5. 讨论与机制阐释
机制深度
作者提出“2013 美国 PEDV 由亚洲传入-单一来源”假说:
高同源性与中国毒株一致,支持跨洋传播;S1 基因高变区可作为分子时钟追踪新暴发。
与既往研究对比
与 2013 年韩国报道相比,美国毒株缺失 S-INDEL,提示独立进化路径;本研究首次提供美国本土连续传代毒株的完整基因组。
未解决问题
跨物种传播途径;S1 高变对中和抗体逃逸的影响;疫苗株更新策略。
6. 创新点与学术贡献
理论创新
建立“美国 PEDV 单一起源-快速进化”模型,为跨洲病毒溯源提供模板。
技术贡献
Vero 细胞分离-传代-全基因组一体化流程可推广至其他猪肠道冠状病毒。
实际价值
分离株已作为美国 PEDV 疫苗候选株(US-IA/IN-2013)进入商业化生产;诊断试剂盒(RT-PCR、ELISA)基于本研究序列设计,广泛用于猪场监测。
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