王 微,張 霞,張人俊,胡安東,楊 穎,4,溫貴蘭,4,文 明,4*
(1.貴州大學 動物科學學院,貴州 貴陽 550025;2.貴州省動物疫病預防控制中心,貴州 貴陽 550008;3.貴州農(nóng)業(yè)職業(yè)學院,貴州 清鎮(zhèn) 551400;4.貴州省動物生物制品工程技術研究中心,貴州 貴陽 550025)
禽流感是一種人獸共患傳染病,由A型流感病毒引起,主要威脅和危害家禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)和人類健康安全。A型流感病毒屬正黏病毒科成員,其基因組分節(jié)段、單股負鏈RNA。根據(jù)病毒囊膜蛋白即血凝素(HA)和神經(jīng)氨酸酶(NA)抗原性不同,A型流感病毒可分為18個HA亞型和11個NA亞型,其中H5亞型和H7亞型屬于高致病性禽流感病毒。H6亞型雖屬低致病性禽流感病毒,但在禽類中普遍存在,能跨越種間屏障進行傳播,且容易與其他亞型禽流感病毒發(fā)生基因重組,形成新的高致病性禽流感病毒亞型如H5N1亞型、H5N6亞型禽流感病毒等,對家禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)和人類健康安全構成巨大的威脅。目前檢測禽流感抗體主要采用血凝與血凝抑制試驗方法,也有H5亞型和H7亞型禽流感抗體ELISA檢測方法,但尚未見到有關H6亞型禽流感抗體ELISA檢測方法的研究報道。為此,本試驗擬通過克隆H6亞型禽流感病毒H6基因并進行原核表達,以原核表達產(chǎn)物為包被抗原,建立檢測H6亞型禽流感病毒抗體ELISA方法,以期為H6亞型禽流感流行病學調(diào)查和隱性感染監(jiān)測提供有效的檢測手段。
H6N6亞型禽流感病毒,由貴州省動物疫病與獸醫(yī)公共衛(wèi)生重點實驗室保存;EcoliDH5α和pET-32α(+),由貴州省動物疫病研究室保存;H6亞型AIV標準陽性血清(20191012)和陰性血清(20191020)、H5亞型AIV陽性血清(20190811)、H7亞型AIV陽性血清(20190618)和新城疫陽性血清(20191024),購自青島立見診斷技術發(fā)展中心;待檢雞血清樣本1837份,由省動物疫病預防控制中心采自全省9個市(州)養(yǎng)雞場。
DNA連接酶、限制性核酸內(nèi)切酶、RNA提取試劑盒、RNA反轉(zhuǎn)錄試劑盒、BCA Protein Assay Kit、BSA、胎牛血清等,購自寶生物(大連)工程有限公司;PCRMix、DL2 000Marker、瓊脂糖等,購自天根生化科技(北京)有限公司;純化Ni柱,購自北京韋氏博慧色譜科技有限公司;脫脂奶粉、HRP標記山羊抗雞IgG、Tween-20、SDS-PAGE凝膠配制試劑盒等,購自北京索萊寶科技有限公司;其他試劑,均為分析純。
..目的基因獲取與表達質(zhì)粒構建
參考GenBank上禽流感病毒H6基因序列(登錄號KJ484613),利用Primer5.0軟件設計H6基因特異性引物(H6-F:5′-GAATTCGAAGATGATTGCCATCATTATAATAACG-3′[含EcoR I酶切位點]/H6-R:5′-CGGATCCTATACATCATACATTGCATTGA GC-3′ [含Hind III酶切位點],預期擴增長度1714 bp,由上海英淮捷基有限公司合成)。雞胚增殖病毒,收集尿囊液,以RNA提取試劑盒提取病毒RNA,反轉(zhuǎn)錄為cDNA,再以上述引物擴增目的基因,經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳,回收目的基因,酶切并與同樣處理的pET-32α(+)連接,轉(zhuǎn)化EcoliDH5α,提取重組質(zhì)粒進行PCR、酶切和測定鑒定。
..目的蛋白表達、純化與鑒定
取鑒定含H6基因的陽性重組質(zhì)粒,轉(zhuǎn)化BL21(DE3)大腸桿菌進行IPTG誘導表達,取4.5 h表達的細菌菌液,經(jīng)超聲波處理后收集離心沉淀物,適量PBS溶液懸浮,Ni柱純化,收集純化產(chǎn)物,透析袋反透析濃縮,以BCA Protein Assay Kit進行蛋白質(zhì)含量測定和Western blotting鑒定。
..間接ELISA操作步驟
以上述純化并濃縮的表達蛋白溶液,以PBS稀釋為10 μg/mL,取96孔酶標板,加入100 μL/孔,4 ℃孵育過夜,PBST液洗滌5次;加入5%脫脂奶粉200 μL/孔,37 ℃溫箱封閉l h,洗滌5次;加入稀釋待檢血清100 μL/孔,37 ℃溫箱孵育30 min,洗滌5次;加入HRP-羊抗雞抗體100 μL/孔,37 ℃溫箱孵育30 min,加入顯色液100 μL/孔,避光顯色10 min,加入終止液50 μL/孔,酶標儀測定OD值,判斷和分析結果。
..間接ELISA反應條件優(yōu)化
采用方陣滴定法,即取表達蛋白稀釋成不同濃度后包被酶標板,以H6亞型標準陽性血清和陰性血清不同稀釋度進行方陣滴定試驗,測定OD值,計算P/N值確定最佳抗原包被濃度和血清稀釋度;以最佳抗原包被濃度進行包被,以不同溫度和不同時間進行孵育,按照上述步驟進行ELISA檢測,測定OD值,計算P/N值確定最佳包被條件;以最佳抗原包被濃度和包被條件進行包被,以不同封閉液進行封閉2 h,按照上述步驟進行ELISA檢測,測定OD值,計算P/N值確定最佳封閉液;以上述最佳條件進行包被和封閉,開展酶標二抗?jié)舛扰c最佳顯色時間優(yōu)化,確定間接ELISA檢測方法的反應條件。
..間接ELISA臨界值確定
按照上述優(yōu)化的ELISA反應條件對已知H6亞型禽流感陰性血清15份進行檢測,計算OD值的平均值X和標準差SD,根據(jù)統(tǒng)計學計算方法,以OD值≥X+3SD判為陽性,OD值 ..間接ELISA重復性、特異性和敏感性試驗 取已知H6亞型禽流感陰性血清15份,每個樣本作5個重復進行ELISA檢測,測定其OD值,計算其變異系數(shù);取H6亞型AIV陽性血清和陰性血清、H5亞型AIV陽性血清、H7亞型AIV陽性血清和新城疫陽性血清進行適當稀釋后進行ELISA檢測,測定其OD值,確定其反應特異性;以H6亞型AIV陽性血清作系列梯度稀釋后進行ELISA檢測,測定其OD值,確定其反應靈敏度。 取本實驗室近三年收集得到的全省各地部分規(guī)模養(yǎng)雞場血清樣本1837份(其中2017年505份、2018年608份和2019年724份),按照上述優(yōu)化條件的ELISA進行禽流感H6亞型禽流感抗體檢測,計算待檢樣本的H6亞型禽流感抗體陽性率。 ..重組H6亞型蛋白的表達 如圖1所示,在預期位置出現(xiàn)明顯的蛋白條帶,重組目的蛋白分子量約為65 ku,說明目的蛋白能成功地得到表達,且表達產(chǎn)物主要存在于細菌的包涵體沉淀中。 注:M.蛋白Marker;1.含空載體菌上清;2.含空載體菌沉淀;3.空白細菌對照;4.重組菌沉淀產(chǎn)物;5.重組菌上清產(chǎn)物;6.純化上清蛋白;7.純化沉淀蛋白。圖1 重組蛋白表達產(chǎn)物SDS-PAGE分析結果Fig.1 SDS-PAGE analysis of recombinant protein expression product ..重組H6亞型蛋白的純化鑒定 如圖2所示,經(jīng)鎳柱純化后Western blotting檢測,重組蛋白能與His單抗產(chǎn)生特異性反應,說明表達的重組蛋白具有良好的抗體結合能力,可用于下一步間接ELISA檢測方法的建立。 注:M.蛋白Marker;1.表達蛋白樣本1;2.表達蛋白樣本2。圖2 重組蛋白表達產(chǎn)物SDS-PAGE分析結果Fig.2 SDS-PAGE analysis of recombinant protein expression product ..間接ELISA反應條件優(yōu)化 最佳包被抗原濃度與血清稀釋度確定:如表1所示,當重組H6蛋白包被濃度為10.0 μg/mL、血清稀釋度為 1∶20 時, P/N值為8.64最大。因此,確定最佳抗原包被濃度為10.0 μg/mL,血清稀釋度為1∶20。 表1 間接ELISA最佳包被抗原濃度與血清稀釋度選擇Tab.1 Selection of optimal concentration and serum dilution of coated antigen for indirect ELISA 最佳抗原包被條件確定:如表2所示,當采用 4 ℃包被過夜時,P/N值為8.67最大。因此,確定最佳包被條件為 4 ℃過夜。 表2 間接ELISA最佳包被條件選擇Tab.2 Selection of optimum encapsulation conditions for indirect ELISA 最佳封閉液確定:如表3所示,當采用 5%脫脂奶粉37 ℃封閉2 h時,P/N值為9.28最大。因此,確定最佳封閉液為5%脫脂奶粉。 表3 間接ELISA最佳封閉液選擇Tab.3 Selection of optimum encapsulation conditions for indirect ELISA 最佳血清作用時間確定:如表4所示,當血清于37 ℃作用30 min 時,P/N值最大。因此,確定最佳血清作用時間為 37 ℃條件下30 min。 表4 間接ELISA最佳血清作用時間選擇Tab.4 Time selection of the best serum for indirect ELISA 最佳酶標二抗?jié)舛却_定:如表5所示,當酶標二抗以 1∶5000稀釋、37 ℃作用30 min時,P/N 值為9.11最大。因此,確定最佳酶標二抗稀釋度為 1∶5000。 表5 間接ELISA最佳酶標二抗?jié)舛冗x擇Tab.5 Selection of optimal concentration of indirect ELISA conjugate secondary antibody 最佳顯色時間確定:表6結果顯示,當37 ℃避光顯色10 min 時,P/N 值為8.81最大。因此,確定最佳顯色時間為 37 ℃作用10 min。 表6 間接ELISA最佳顯色時間選擇Tab.6 Indirect ELISA optimal color time selection ..間接ELISA方法臨界值確定 取已知H6亞型AIV陰性血清15份進行間接 ELISA檢測,測定OD值,計算得到平均值X和標準差SD分別為0.152和0.018,計算出基于H6蛋白間接ELISA方法的判定標準為:樣本OD值≥0.206判為陽性;樣本OD值<0.206判為陰性。 ..間接ELISA方法重復性、特異性和敏感性分析 間接ELISA方法重復性分析:如表7所示,建立的間接 ELISA 方法對同一樣本檢測的變異系數(shù)均小于10%(2.69%~7.26%),說明建立的間接 ELISA 有良好的重復性。 間接ELISA方法特異性分析:表8結果顯示,用建立的間接ELISA進行檢測,H5亞型、H7亞型禽流感和新城疫陽性血清的OD值均小于0.206,且H6亞型禽流感陰性、陽性血清對照均成立,表明該ELISA方法與常見病原陽性血清無交叉反應,具有良好的特異性。 間接ELISA方法敏感性分析:如表9所示,建立的間接ELISA方法能檢測到最高稀釋度為 1∶320的 H6亞型禽流感陽性血清,說明建立的間接 ELISA 有良好的敏感性。 表7 間接ELISA重復性試驗結果 (OD630值)Tab.7 Indirect ELISA repeatability test results (OD630) 表8 間接ELISA特異性試驗結果Tab.8 Indirect ELISA specific test results 表9 間接ELISA敏感性試驗結果Tab.9 Indirect ELISA sensitivity test results 使用建立的間接 ELISA方法對2017-2019年采自貴州省部分地區(qū)家禽養(yǎng)殖場1837份臨床血清樣品進行H6亞型禽流感抗體檢測(表10),樣本陽性率平均為10.45%,說明本試驗建立的間接 ELISA 方法能用于臨床血清樣本H6亞型禽流感抗體檢測。 表10 間接ELISA方法臨床樣品檢測結果Tab.10 Results of clinical samples detected by indirect ELISA H6亞型禽流感病毒屬于低致病性禽流感病毒,1965年首次在美國馬薩諸塞州一個養(yǎng)殖場火雞體內(nèi)分離得到,隨后在水禽、陸禽和家禽中發(fā)現(xiàn)。H6亞型禽流感病毒在我國家禽中呈現(xiàn)快速增長趨勢:1975-2000年,從我國香港地區(qū)家禽中先后分離得到H6N1、H6N2、H6N7和H6N9亞型禽流感病毒;2000-2010年,從我國南部和東部地區(qū)活禽交易市場家禽中分離出H6N1、H6N2和H6N6亞型禽流感病毒;2011年以后,在華南、華東和華中地區(qū)活禽交易市場先后分離到H6N6、H6N2和H6N6亞型禽流感病毒。這些調(diào)查結果說明,H6亞型禽流感病毒已在我國飼養(yǎng)家禽中普遍存在,因此必須加強H6亞型禽流感流行病學調(diào)查。 目前,動物疫病流行病學調(diào)查方法主要有描述流行病學調(diào)查方法、血清流行病學調(diào)查方法、分子流行病學調(diào)查方法等,其中血清流行病學調(diào)查方法具有敏感特異、簡便經(jīng)濟、可靠安全等優(yōu)點,廣泛應用到獸醫(yī)流行病學調(diào)查各個領域中。在血清流行病學調(diào)查方法中,最常采用的是血凝抑制試驗(HI)和酶聯(lián)免疫吸附試驗技術(ELISA),其中ELISA是目前運用最廣泛的的一種病毒抗原與抗體檢測技術,非常適合于大批量樣品的血清學調(diào)查,結果易于分析,在禽流感的檢疫、控制和撲滅中起著不可替代的作用,如針對H9亞型禽流感抗體、H7亞型抗體和H5亞型抗體建立的ELISA檢測方法等,但目前尚未見到有關針對H6亞型禽流感抗體檢測的ELISA方法。 本試驗從H6N6亞型禽流感病毒毒株得到H6基因后,連接到原核表達載體pET-32α并轉(zhuǎn)化到大腸桿菌進行表達,經(jīng)Western-blotting檢測顯示,表達的H6重組蛋白具有良好的反應原性,為建立檢測H6亞型禽流感抗體的間接 ELISA 方法奠定了基礎;以原核表達的H6重組蛋白為包被抗原,通過對抗原濃度、血清、酶標二抗稀釋度與反應時間等條件進行優(yōu)化,建立檢測H6亞型禽流感抗體的間接 ELISA 方法;該方法能特異性檢測禽流感H6亞型抗體,陽性血清稀釋至 1∶320仍可檢出,與其他病原陽性血清均無交叉反應,批內(nèi)檢測變異系數(shù)均小于10.00%,表明該方法具有敏感性高、特異性強、重復性好等優(yōu)點,可應用于臨床禽流感H6亞型抗體的檢測。應用該ELISA方法對2017-2019年1837份雞血清樣本檢測顯示,H6亞型禽流感抗體陽性率從2017年的8.12%上升到2018年的10.85%,再上升至2019年的11.74%,說明H6亞型禽流感感染在飼養(yǎng)雞群中呈現(xiàn)逐步上升趨勢,應引起足夠的重視。綜上所述,本試驗成功建立了可檢測H6亞型禽流感抗體的間接ELISA方法,為臨床H6亞型禽流感的血清流行病學調(diào)查提供了技術支撐。1.5 基于H6蛋白禽流感抗體間接ELISA檢測方法初步應用
2 結果與分析
2.1 重組H6亞型蛋白的表達與純化鑒定
2.2 基于H6蛋白禽流感抗體間接ELISA檢測方法建立
2.3 基于H6蛋白禽流感抗體間接ELISA檢測方法初步應用
3 結論與討論