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背景和目的:新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)属副粘病毒科Avulavirus属,为单股负链RNA病毒,由Doyle于1927年首次分离并命名。NDV能够在禽类中引起一种致死率极高的急性接触性传染病一新城疫,鸡、火鸡及野鸡都有易感性。NDV在极少数情况下可以感染人类,表现为轻微的结膜炎或温和的呼吸道症状,目前没有发现人到人的水平感染,但近些年来新城疫病毒更多的是以其抗肿瘤作用强、对人安全性高等特点吸引着越来越多的关注。NDV能感染多种人类肿瘤细胞且不依赖于肿瘤细胞增殖而独立复制,特异性杀伤肿瘤细胞,而对人体多数正常细胞无很大影响。本实验的研究对象为新城疫病毒WDK/JX/7793/2004(以下称NDV 7793,GenBank登录号HM125898),经本实验室先前的研究表明,NDV 7793具有较强的选择性杀伤肝癌细胞的作用,经致病性测定以及对F基因的克隆测序确定为弱毒力病毒株,从生物治疗的安全性及有效性考虑,这株病毒更具备抗肿瘤生物治疗的潜能。本实验意在使用细胞生物学、分子生物学及生物信息学相关方法对NDV 7793进行全基因组序列的测定和分析,从而为进一步研究NDV 7793株的抗癌机制的提供分子生物学基础。
材料和方法:选取分离自江西鄱阳野生鸭体内的NDV 7793株,接种鸡胚以扩增病毒,48h后收取鸡胚尿囊液,测定血凝效价≥1∶1024后,并调整病毒浓度至1×108 PFU/ml。用收集的尿囊液15ml做红细胞吸附释放法再次纯化病毒,吸取纯化上清液测定其血凝效价,以1∶1024以上为宜,将病毒液分装于-80℃冰箱保存备用。常规方法复苏培养非洲绿猴肾细胞Vero-E6、人传代肝癌HepG-2,将经过红细胞吸附释放纯化扩增的NDV 7793株病毒液用Vero-E6细胞连续3次作蚀斑纯化,得到纯化病毒后再次鸡胚扩增并测定血凝效价直到≥1∶1024。用纯化病毒对人传代肝癌细胞HepG-2细胞进行细胞学实验,通过TCID50检测病毒对细胞的杀伤力以保证病毒液保有毒力。
使用纯化并检测具有病毒毒力的病毒液进行分子生物实验,用RNA试剂盒提取病毒RNA后,逆转录合成cDNA。根据GenBank上所公布的新城疫病毒(NDV)的全基因组序列和相关参考文献,采用Primer 3 online系统设计20对引物,引物设计采取使扩增片段之间部分相互重叠的原则,使片段连接起来可以覆盖整个病毒基因组。病毒RNA的5及3端的序列由cDNA末端快速扩增技术(RACE)获取,根据3和5RACE试剂盒说明设计基因特异性引物,获得病毒RNA的5及3端的序列。将以上PCR产物纯化并测序,从而获得整个病毒基因组序列,并通过生物信息学软件对其与其他NDV国际毒株进行了比较分析,绘制系统发育进化树,确定NDV 7793的分子生物学特征及进化关系。
结果:NDV 7793株第一次经过SPF鸡胚扩增后测定的血凝效价,第二次经过红细胞吸附释放法后测定的血凝效价和第三次进行蚀斑纯化试验后于SPF鸡胚扩增后测定的血凝效价均为1∶2048,得出NDV 7793株的HA蛋白功能完整,具有凝血活力,初步验证该病毒株具有正常的病毒毒力。
通过对Vero-E6细胞的蚀斑纯化实验得出NDV 7793的PFU为1.25×1010个/ml。而对HepG-2细胞的半数组织感染量测定实验得出NDV7793的TCID50=10-4.4倍稀释的病毒液0.1ml,再次证明NDV 7793具有细胞杀伤作用,而且病毒毒力正常。
NDV 7793全基因组序列均由15186个碱基组成,属于基因Ⅰ型,进化A型,与GenBank公布的B1、LaSota/46、Clone-30等毒株的全基因组序列长度相同,通过序列的比较分析,发现7793与Ulster67毒株的同源性较高,为95.5%;而与U.S.(CA)/211472/02、DE-R49/99等毒株的同源性较低,为83.9%和73%。
NDV 7793全基因组中A+T碱基含量为52.63%,C+G碱基含量为47.37%,整个基因组由Leader序列(55nt),NP蛋白序列(489aa),P蛋白序列(395aa),M蛋白序列(364aa),F蛋白序列(553aa),HN蛋白序列(616aa),L蛋白序列(2204aa)和Trailer序列(144nt)组成。
NDV 7793株F蛋白裂解位点的氨基酸序列是112G-K-Q-G-R-L117,符合国际标准弱毒株规律,判定NDV 7793株为弱毒株。
结论:
1.NDV 7793株是一株具有细胞杀伤作用且具有正常病毒毒力的毒株。
2.NDV 7793株全基因组序列均由15186个碱基组成,属于基因Ⅰ型弱毒力病毒株。
3.NDV 7793株与其他GenBank上公布的24株毒株比较,核苷酸同源性在73%~95.5%之间,氨基酸同源性在50.7%90.6%之间。
4.NDV 7793株与基因Ⅰ型国际标准弱毒株Ulster株在系统发生进化树同一分支上,具有亲缘关系。