Đánh giá hiệu lực vacxin cúm H5N1 (chủng NIBRG14) trên một số clade lưu hành ở Việt Nam năm 2011và phân tích đặc tính di truyền của virut H5N1 clade 2.3.2.1b
Đánh giá hiệu lực vacxin cúm H5N1 (chủng NIBRG14) trên một số
clade lưu hành ở Việt Nam năm 2011và phân tích đặc tính di truyền
của virut H5N1 clade 2.3.2.1b
Đậu Huy Tùng1,2, Đồng Văn Quyền2, Nguyễn Tùng3,Nguyễn Nam Thắng5,
Trần Xuân Hạnh4, Kim Young Bong1, Đinh Duy Kháng2
Tóm tắt
Sự xuất hiện của dịch cúm gia cầm độc lực cao (HPAI) virut H5N1 và nguy cơ của đại
dịch ở người đã nêu bật sự cần thiết củaviệc sử dụ ng vacxin phò ng bệnh . Tuy nhiên, do việc
lây lan nhanh chóng và sự tiến hóa liên tục của virut cúm gia cầm H5N1, phần lớn vacxin
hiện đã không còn phù hợp với các clade virut mới xuất hiện gần đây. Chúng tôi tiến hành
đánh giá hiệu quả của vacxin cúm , chủng NIBRG-14 (clade 1 A/Vietnam/1194/2004) chống
lại các clade virut cúm gia cầm H5N1 lưu hành tại Việt Nam. Gia cầm được gây miễn dịch
với liều vacxin tiêu chuẩn bằng cách tiêm dưới da sau đó công cường độc với ba loại virut
cúm gia cầm H 5N1 (clade 1, clade 2.3.2.1a và clade 2.3.2.1b) vào ngày thứ 21 sau tiêm
chủng (pv). Kết quả cho thấy rằng NIBRG-14 bảo hộ đượ c gia cầm chố ng lại clade 1 và clade
2.3.2.1a. Trong khi đó vacxin NIGRG-14 không bảo hộ được gia cầmkhi công cường dộc với
clade 2.3.2.1b. Để tìm hiểu nguyên nhân vi rút H
5N1 clade 2.3.2.1b
(A/Duck/QuangNgai/1037/11) có thể chống lại hệ miễn dịch của gia cầm sau tiêm phò ng
,
chúng tôi tiếp tục phân tích gen HA - một yếu tố quyết định độc tính quan trọng của virut.
Kết quả phân tích trình tự axit amin cho thấy rằng virús này có chứa chuỗi SPQRERRRK -R /
G tại các vùng phân cắt trong phân tử HA , có độc lực cao . Ngoài ra, chúng tôi đã xác định
được nhiều đột biến với những thay thế amino acid trong HA : M226I, I239S nằm ở vùng N -
link glycosyl và 2H, 45N, 53K 120D, 133A và 14N đột biến tại vùng đặc tính kháng nguyên ,
có thể ảnh hưởng đến thụ thể đặc hiệu cũng như yếu tố gây bệnh củ a
I239S và đột biến S133A chỉ có duy nhất ở A/Duck/QuangNgai/1037/2011, cho thấy rằng nó
chúng có thể liên quan đến khả năng virús né tránh hệ thống miễn dịch củavi -rút. Vì vậy,
virut. Đáng chú ý là,
phân tích phát sinh loài cho thấy rằng những đột biến liên tục gen HA có thể tạo ra chủng
kháng nguyên mới và có thể thay đổi độc lực của virut và giúpclade H5N1 2.3.2.1b kháng
đượcvacxin chủng NIBRG-14.
Từ khóa:NIBRG-14, H5N1, công cường độc, đặc tính di truyền.
Immunological characterization of inactivated H5N1 (NIBRG14) vaccine
against the recent Vietnamese H5N1 HPAIV clades and genetic
characteristics of H5N1 clade 2.3.2.1b in Vietnam
Dau Huy Tung, Dong Van Quyen, Nguyen Tung, Nguyen Nam Thang,
Tran Xuan Hanh, Kim Young Bong and Dinh Duy Khang
Summary
The emergence of highly pathogenic avian influenza (HPAI) H5N1 viruses and the risk
of human pandemic have highlighted the need for advance stockpiling of vaccine. However,
because of the rapid dissemination and ongoing evolution of avian H5N1 viruses, current
vaccines may be sub-optimally matched to the actual pandemic virus. We reported here the
evaluation of efficacy of NIBRG-14 vaccine (clade 1 A/Vietnam/1194/2004) against the
H5N1 HPAI virus strains circulating in Vietnam. The birds were either vaccinated with single
or booster dose of vaccine by subcutaneous injection then challenged with three H5N1 HPAI
viruses (clade 1, clade 2.3.2.1a and clade 2.3.2.1b) at day 21 post-vaccination (p. v.). The
results showed that NIBRG-14 protected birds from clade 1 and clade 2.3.2.1a infections.
Notably, we observed that or booster dose of vaccine by subcutaneous
----------------------------------------------------------------------------------------
1Đại học Konkuk, Hàn Quốc
2Viện Công nghệ Sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
3Trung tâm chản đoán thú y trung ương
4Công ty thuốc thú y NAVETCO
5Đại học Y Thái bình
1
injection then challenged with three H5N1 HPAI viruses (clade 1, clade 2.3.2.1a and clade
2.3.2.1b) at day 21 post-vaccination (p. v.). The results showed that NIBRG-14 protected
birds from clade 1 and clade 2.3.2.1a infections. Notably, we observed that NIGRG-14
vaccine did not confer protection against clade 2.3.2.1b challenge virus. To get new insights
of how H5N1 clade 2.3.2.1b (A/Duck/QuangNgai/1037/11) virus can escape from host
immune response induced by the vaccine, we further analyzed the HA gene - a key virulence
determinant of the virus. The result of amino acid sequence analyses indicated that this virus
contained the sequence SPQRERRRK-R/G at the cleavage site in the HA molecule, indicating
its high virulence. Additionally, we identified numerous mutations with amino acid
substitutions in the hemagglutinin: M226I, I239S located at N-link glycosylation site and 2H,
45N, 53K 120D, 133A and 14N mutations at antigenic site, which can affect receptor
specificity as well as viral pathogenicity. Notably, I239S and S133A mutations are unique to
A/Duck/QuangNgai/1037/2011, suggesting that it may involve in the virus ability to evade
the host immune system. Taken together, phylogenetic analysis showed that continual
mutations to the HA gene may generated novel antigenic strain and that probably changed the
virulence of the virus and made the H5N1 clade 2.3.2.1b resistant to NIBRG-14 vaccine.
Key words: NIBRG-14, H5N1, Challenge,Genetic characterization.
I Giới thiệu
Sau khi các trường hợp lây nhiễm H5N1 trên người đã được báo cáo tại Hồng Kông, vi
rús cúm gia cầm H5N1 đã gây ra sự bùng nổ đại dịch trong các trang trại gia cầm và các bệnh
lây nhiễm trên người với tỷ lệ tử vong tớ i 60%[1, 2].Bệnh có thể gây ra bởi tiếp xúc với gia
cầm bị nhiễm H 5N1mà không được bảo vệ [3].Mặc dù chưa có bằng chứ n g virús cúm gia
cầm lây nhiễm từ người sang người, nhưng vẫn có nguy cơ nổ ra một đại dịch cúm.
Việt Nam là một trong những nước bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi dịch cúm gia cầm
H5N1. Các ổ dịch H 5N1 ở gia cầm trong nhiều năm qua đã gây ra đại dịch gâythiệt h
lớnvề kinh tế.
ại
Để gó p phần phò ng chố ng dịch cú m có hiệu quả , chúng tôi đã sản xuất vacxin H 5N1
(A/Vietnam/1194/2004-NIBRG-14) , sử dụng trứng gà có phôi trong phòng thí nghiệm.Hiệu
quả của vacxin phụ thuộc vào chủng vacxin phù hợp với virut lưu hành virut. Một số nghiên
cứu cho thấy nhiều clades có mặt tại Việt Nam như clade 2.3.2 và clade2.3.4 đã chiếm ưu thế
ở miền bắc Việt Nam. Trong khi đó clade 1 đã được tìm thấy để gây ra hầu hết các ổ dịch ở
miền Nam Việt Nam[4].Một số nghiên cứu cò n cho thấy sự có mặt của cl ade 7[5]cũng như
clade2.3.2.1a và clade2.3.2.1b. Theo WHO, clade2.3.2.1b lần đầu tiên được phát hiện ở gia
cầm trong năm 2009 tại Việt Nam và phát triển từ virut trước đây đã được lưu hành tại Việt
Nam từ năm 2005. Các virut clade 2.3.2.1b là loại virut có sức đề kháng miễn dịch cao với
vacxin sản xuất từ các chủng gần như được có mặt rộng rãi hơn trong gia cầm và chim hoang
dã.
Các biến đổi của virut cúm gây ra khó khăn trong việc kiểm soát và phòng ngừa cúm.
WHO gần đây đã báo cáo rằng các vacxin gia cầm H5N1 hiện đang được sử dụng tại Việt
Nam không bảo vệ gia cầm chống lại các clade H 5N1 mới.Vì vậy, có một nhu cầu cấp thiết
cho một sự hiểu biết chuyên sâu của các yếu tố đóng góp vào độc lực và sức đề kháng củ a
các clade virut cúm mới được xác định. Vì vậy, mục tiêu của chúng tôi trong nghiên cứu này
là: (1) để đánh giá hiệu quả NIBRG -14vaccine miễn dịch bằng cách công cườ ng độ c với
clade virut H5N1 lưu hành tại Việt Nam, và (2) phân tích làm rõ thêm làm thế nào virut clade
2.3.2.1b lại có thể thích ứng và vượt qua miễn dịch của vacxin hiện đang lưu hành.
II.Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
2.1 Vacxin và virut
Vacxin được sử dụng trong nghiên cứu này được sản xuất từ chủng H5N1 (NIBRG-14)
được tạo ra với gen H5 và N1 từ chủng A/Vietnam/1194/2004 (H5N1) và phần còn lại của
các phân đoạn (PB2,PB1, PA, NP, M, NS) từ A / Puerto Rico/8/34chủng (H1N1) bằng
2
phương pháp di truyền ngược. Virut vacxin được nhân lên trong dịch niệu của phôi trứng gà
10 ngày tuổi. Dịch niệu được thu hoạch sau 72 giờ nhiễm và đã được làm trong bằng cách ly
tâm ở 8000vòng/ phút trong 10 phút ở 40 C như được mô tả trước đây.Virut được thu hoạch
và bất hoạt bằng formalin và nhũ dầu để tạo thành một loại vacxin nhũ nước trong dầu.
A/H5N1 virut (nhánh 1, nhánh 2.3.2.1a), được phân lập từ gà chết trong đợt bùng phát
của dịch cúm gia cầm H5N1 ở Việt Nam, được cung cấp bởi Trung tâm chẩn đoán thú y TƯ
1, Cục Thú y, Việt Nam. Clade 2.3.2.1b (A/Duck/QuangNgai/1037/2011 - DkQN37/11)
được phân lập vào năm 2011 từ vịt chết ở Quảng Ngãi , Việt Nam.
2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Gây miễn dịch trên gà và vịt
Gà ISA hai tuần tuổ i (trọng lượng cơ thể 100 ± 0.8g) và vịt Super M (trọng lượng cơ
thể 250,0 ± 1 g) được mua từ Công ty gia cầm (Hà Nội, Việt Nam). Gia cầm thí nghiêm được
chia thành 3 nhóm , mỗ i nhó m 10 gia cầm (Bảng 1). Các nhóm thử nghiệm đã được tiêm như
sau: tiêm dưới da 0,5 ml / liều vào lúc 14 ngày tuổi và liều tăng cường vào ngày thứ 21 sau
khi tiêm mũ i đầu tiên . Mẫu huyết thanh được thu thập từ cả hai nhóm (mộ t liều và liều tăng
cường). Đánh giá hiệu lự c được dựa trên Hiệu giá kháng thể HI . Hiệu giá HI >3log2 được
coi là đạt yêu cầu[6].
2.2.2 Công cường độc và quan sát lâm sàng
Những gia cầm đượ c tiêm phò ng và đố i chứ ng không tiêm vacxin
, sau 21 ngày đã
được thử thách với virut độc lực cao A/H5N1 (clade 1, 2.3.2.1a và 2.3.2.1b) theo hướng dẫn
Tổ chức Y tế thế giới . Mỗi gia cầm đã được nhỏ 0,1 ml virut vào đường mũi vào ngày thứ 21
sau khi tiêm liều duy nhất và liều tăng cường tương ứng . Dấu hiệu lâm sàng, tỷ lệ tử vong, và
trọng lượng được theo dõi sau khi thử thách . Mẫu huyết thanh được thu thập từ tất cả các gia
cầm trước khi công để kiểm tra sự hiện diện của kháng thể chống lại H5N1 bằng HI.
2.2.3 Phản ứng ngăn trở ngưng kết hồng cầu HI
Kháng thể trong các mẫu huyết thanh đã được xác định bởi HI theo hướng dẫn sử
dụng[7].Huyết thanh đượ c xử lý ở 560C trong 30 phút để làm bất hoạt chất ức chế không đặc
hiệu. Huyết thanh trong các giếng sau đó được ủ với 4 đơn vị HA của kháng nguyên H5 , 15
phút ở nhiệt độ phòng . Giếng đố i chứ ng đã được lấp đầy với nước muối
đệm phosphate
(PBS). Sau đó, 0,5% (v / v) hồng cầu đã được thêm vào mỗi giếng. Hiệu giá kháng thể HI đã
được xác định như mô tả trước đây[8]. Hiệu giá kháng thể tương ứng với đối ứng pha loãng
huyết thanh cao nhất mà vẫn ức chế ngưng kế t được ghi nhận là hiệu giá HI thực tế thể hiện
như một giá trị log 2. Hiệu giá trung bình hình học (GMT) kháng thể HI của mỗi nhóm được
xác định và so sánh, và hiệu giá bằng hoặc lớn hơn 3 log2 được coi phù hợ p[9].
2.3.4 Kiểm tra Real-time RT-PCR
Tất cả gà , vịt được chủng ngừa đượ c lấy bệnh phẩm từ dịch ngoáy cổ họng vào ngày
thứ 3 sau khi công . Tổng số RNA được phân lập lập từ những gia cầm sử dụng thuốc
thửTRIzol theo hướng dẫn của nhà sản xuất (Invitrogen) với một số sửa đổi[10]. Phiên mã
ngược được thực hiện với hệ thống tổng hợp đầu tiên TM Superscript III -Strand (Invitrogen)
theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Các cDNA sau đó đã được sử dụng như một khuôn để phân
tích real-time PCR bằng sử dụng mồ i HA đặc hiệu.
2.3.5 Nhân dòng và giải mã gien HA
RT-PCR một bước (Invitrogen) được sử dụng để khuếch đại gen HA có chiều dài đầy
đủ với các cặp mồi cụ thể như mô tả . Các phó ng đại được sắp xếp theo trình tự trên một hệ
thống ứng dụng tự động 3730 bằng cách sử dụng chu trình tự nhuộm hóa học (Ứng dụng hệ
thống sinh học). Trình tự gen HA đã được gửi vào cơ sở dữ liệu GenBank với mã số gia nhập
JQ898146.1.
2.3.6 Phân tích cây phả hệ
Cây phả hệ được tạo ra dựa trên genHA gen khung đọc mở
(ORF) sử dụng phương
MEGA 4.0
pháp
neighbor-joining (NJ)và chương trình
(http://www.megasoftware.net/mega.html). Bướ c thiết lập cây phả hệ được thực hiện bằng
cách sử dụng phương phápneighbor -joining(NJ) thực hiện trong MEGA 4.0 với 1000 lần lặp
3
lại. Cây phả hệ được bắt nguồn từ Clade
0 , A/goose/Guangdong/1/1996 (GsGd1/96). Sự
không đồ ng nhất nucleotide và amino acid trong số DkQN 37/11 ,clade 2.3.2.1b và vi rút
nhánh khác, cũng như một số chủ ng H 5N1 đại diện cho các clades H 5N1 đã được tính toán
bang phương pháp so sánhcặp của gen HA, ORF.
III. Kết quả nghiên cứu
3.1 Đáp ứng miễn dịch sau tiêm
Chúng tôi quan sát gia cầm được tiêm phòng cho thấy có dấu hiệu mệt mỏ i trong
ngày đầu sau khi tiêm chủng , nhưng đã phát triển bình thường sau đó . Không có biểu hiện
viêm nơi tiêm , không bị sốt hoặc tử vong.
3
Mẫu huyết thanh của gia cầm đã được kiểm tra đáp ứng miễn dịchsau tiêm vắc
NIBRG-14, HI , bằng cách sử dụng kháng nguyên H5N1 (A/chicken/Scotland/59).
Bảng 1: Đáp ứng miễn dịch của gà và vịt sau khi tiêm
-xin,
Liều gây
Gà dương Dơn vị HI – GMTlog2 Vịt dương Đơn vị HI – GMTlog2
nhiễm
tính/
Tổng số
7/10
8/10
8/10
23/30
(76.6%)
10/10
10/10
10/10
30/30
(100%)
tính/Tống
số
Lô miễn
dịch
3.7
Lô đối
chứng
Lô miễn
dịch
3.2
Lô đối
chứng
Tiêm 1 mũi
0
0
0
0
6/10
4/10
5/10
15/30
(50%)
9/10
10/10
8/10
0
0
0
0
4.4
3.9
4.0
3.1
3.4
3.2
Tống số (%)
Tiêm 2 mũi
6.7
6.2
6.5
0
0
0
0
5.0
4.8
4.4
4.7
0
0
0
0
Tổng số (%)
6.46
27/30
(90%)
Hai tuần sau liều đầu tiên, 76,6% của những con gà đã phát hiện phản ứng HI chống lại
virut vac-xin với giá trị GMT từ 3,7 đến 4,4 log2. Tuy nhiên, 3 tuần sau liều thứ hai, 100% gà
có kháng thể HI với GMTs khác nhau , từ 6,2 đến 6,7 log2. Trong khi đó ở vịt là 50%, 3,2
log2 và 90% và 4,7 log2 quan sát thấy sau khi nhận được liều duy nhất và tăng cường, tương
ứng (bảng 1). Oử lô đố i chứ ng chỉ tiêm nướ c muố i PBS , kháng thể miễn dịch đã không được
quan sát thấy (bảng 1). Kết quả này chỉ ra rằng vắc -xin được sử dụng trong nghiên cứu đã
gây đượ c đáp ứ ng miễn dịch . Không có sự khác biệt về trọ ng lượ ng giữa các lô thí nghiệm .
Ngoài ra, vacxin gây hiệu giá kháng thể miễn dich cao (bảng 1). Như vậy, vacxin được sử
dụng trong nghiên cứu này được coi là hiệu quả.
3.2 Công cường đọc với vi rút clade 1, clade 2.3.2.1a và clade 2.3.2.1b
Để đánh giá hiệu quả của vacxin NIBRG-14, chúng tôi thực hiện công cườ ng độ c (bảng
2). Gà và vịt đã được tiêm phòng với vaccine NIBRG 14 và sau đó công cườ ng độ c bằng nhỏ
mũi với các vi rút H 5N1 clade 1,clade 2.3.2.1a vàclade 2.3.2.1b , với một liều gây chết
106TCID50. Mười gia cầm trong mỗi nhóm (gà, vịt) đã được sử dụng để công với mỗi clade
virut. Dấu hiệu bệnh đã được theo dõ i.Tỷ lệ sống sót của những gia cầmđượ c công với ba loại
virut đã được thể hiện trong Bảng 2. Như có thể thấy, trong nhóm gia cầm chỉ nhận được liều
duy nhất của vắc-xin, 20% số gà được tiêm phòng đã chết trong vòng 5 ngày sau khi công với
clade 1, và 20% và 100% đối với clade 2.3.2.1a và clade 2.3.2.1b, tương ứng. Ngược lại, tất
cả những gàđố i chứ ng đã chết tr ong ngày 5. Tương tự như vậy, trong nhóm gà đã nhận được
hai liều vacxin , tỷ lệ sống sót là 80%, 100% và 10% khi công với clade 1,clade2.3.2.1a
vàclade 2.3.2.1b, tương ứng. Một sự tương quan đã được quan sát giữa hiệu giá HI và tỉ lệ
sống sót.
Tương tự như vậy, vịt đượ c tiêmmộ t liều vaccine có tỷ lệ sống 90%, 100% và 10% khi
thách thức với clade 1, clade 2.3.2.1a và clade 2.3.2.1b, tương ứng (Bảng 2). Tất cả vịt đượ c
tiêm 2 liều vacxin có tỷ lệ bảo hộ khá cao , tương ứ ng là 100%, 100% và 30% vớ i clade 1,
4
clade 2.3.2.1a và clade 2.3.2.1b. Trong khi đó, ở nhóm đố i chứng (không tiêm) là 20%, 60%
và 0% khi công vớ i clade 1,clade 2.3.2.1a vàclade 2.3.2.1b.
Bảng 2:Kết quả theo dõi lâm sang sau khi công cường độc với vi rút H5N1 clade 1,
clade 2.3.2.1a và clade 2.3.2.1b.
Động vật thí
Clade vi rút
dùng công
1
2.3.2.1a
2.3.2.1b
1
Lô miễn dịch
Lô đối chứng
nghiệm
Số lượng
Sống/tổng số
8/10 (80%)
8/10 (80%)
0/10 (0%)
8/10 (80%)
10/10
Số lượng
Chết/Tổng số
5/5 (100%)
5/5 (100%)
5/5 (100%)
5/5 (100%)
5/5 (100%)
10
10
10
10
10
5
5
5
5
5
Gà tiêm 1 mũi
Gà tiêm 2 mũi
2.3.2.1a
(100%)
2.3.2.1b
1
2.3.2.1a
10
10
10
1/10 (10%)
9/10 (90%)
10/10
5
5
5
5/5 (100%)
4/5 (80%)
2/5 (40%)
Vịt tiêm 1 mũi
Vịt tiêm 2 mũi
(100%)
1/10 (10%)
10/10
2.3.2.1b
1
10
10
5
5
5/5 (100%)
4/5 (80%)
(100%)
2.3.2.1a
10
10/10
5
2/5 (40%)
(100%)
2.3.2.1b
10
3/10 (30%)
5
5/5 (100%)
Gia cầm được chia thành lỗ tiêm 1 mũi và lô tiêm 2 mũi với NIBRG-14 vắc xinvà công
cường độc với liều 106TCID50 vi rút clade 1, clade 2.3.2.1a và clade 2.3.2.1b.
3.3 Đánh giá độ bài thải của vi rút sau khi công cường độc bằng phương pháp
Real time RT-PCR
Ngươi ta cho rằng một khi đượ c tiêm chủng , các loài động vật sẽ có khả năng ức chế
virut nhân lên và sau đó trung hòa chúng. Tính nhạy cảm của gà và vịt vớ i virut H5N1 được
biết là khác nhau. Một số nghiên cứu đã tiết lộ rằng vịt có khả năng chống virut được đánh
giá cao hơn so vớ i gà . Để đánh giá sự nhân lên của virut trong các loài động vật được tiêm
phòng cũng như trong nhóm kiểm soát chúng tôi sử dụng kỹ thuật RT
-PCR. Các kết quả
được trình bày trong Bảng 3. Chúng tôi quan sát thấy rằng gia cầmđượ c tiêm vacxin có khả
năng ức chế nhân lên của virut. Virut giảm đáng kể (2-3 lần) trong tất cả các gia cầm đượ c
tiêm vacxin so với đó i chứ ng . Kết quả này cũng phù hợp với độ chuẩn virut được xác định
bằng HI (Bảng 1) và với tỷ lệ sống sót được xác định bởi công cườ ng độ c
(Bảng 2). Virut
nhân lên rất mạnh mẽ trong các gia cầm đố i chứ ng , đặc biệt là gà không được tiêm vắc-xin
(Bảng 3).
Bảng3: Kết quả đánh giá dộ bài thải của vi rút.
Động vật thí
nghiệm
Clade vi rút
dung công
1
2.3.2.1a
2.3.2.1b
1
Mức độ bài thải của vi rút trung bình (3 ngày sau công)
Gà thí nghiệm Gà đối chứng Vịt thí nghiệm Vịt đối chứng
1.3
2.0
2.7
1.8
1.5
2.0
3.4
3.6
3.0
3.2
3.0
3.0
1.1
1.4
3.2
1.0
0.5
2.4
1.8
2.8
3.4
1.8
3.0
3.0
Tiêm 1 mũi
Tiêm 2 mũi
2.3.2.1a
2.3.2.1b
Giá trị từ 0 đến4: 4rất cao (Ct < 20); 3 cao (Ct = 20-25); 2 bình thường (Ct = 25-30); 1
thấp (Ct = 30-35); and 0 không có (Ct >35).
3.4 Nhân dòng, xác định trính tự gen HA và phân tích cây phả hệ
Để có được những hiểu biết mới về cách clade
2.3.2.1b có thể thoát khỏi phản ứng
miễn dịch sau khi tiêm vắc xin chủng NIBRG -14, chúng tôi nhân bản và giải trình tự các
phân đoạn HA và sau đó phân tíchđặc trưng bởi các phát sinh loài. Các dữ liệu cho thấy rằng
chủng víu phân lập được
(DkQN37/11) liên quan di truyền chặt chẽ vớ i
virut
5
A/duck/Vietnam/OIE-2533/2011 (GenBank: AB700635.1) và virut A/Hubei/1/2010
(GenBank: CY098758.1) với 99% và nhận dạng 98% ở cấp độ nucleotide , tương ứng, cho
thấy rằng chú ng chung một tổ tiên.
Các kết quả phân tích phát sinh loài cũng cho thấy khoảng cách tiến hóa giữa ba loại
virut trong nghiên cứu này . Chúng tập trung vào nhóm khác nhau như được chỉ ra bởi chiều
dài của các clade trên cây phát sinh loài (Hình 1). DkQN37/11 xuất hiện chiếm vị trí trung
gian trong cây phả hệ. Để định lượng khác nhau về di truyền giữa các virut H5N1 khác,
phương pháp so sánh cặp (Kimura 2 tham số mô hình với 1000 bootstrap) của tỷ lệ phần trăm
(%) nucleotide và amino axit khác nhau đã được tạo ra (Bảng 4).
Bảng4: Sự khác biệt nucleotide và axit amin gien HA của vi rút H5N1 clade
2.3.2.1b DkQN37/11với các clade khác.
Clade vi rút
▲A/Duck/QuangNgai/1037/11**
% nucleotide
% axit amin
A/goose/Guangdong/1/96* Clade 0
A/Hatay/2004 Clade 1
A/Vietnam/1194/2004 Clade 1
8.2
7.0
6.8
6.5
7.9
5.1
5.1
5.7
0.8
0.7
0.7
0.7
0.7
0.6
0.6
0.6
A/Thailand/16/2004 Clade 1
▲A/chicken/Vietnam/15/2007 Clade 1
A/chicken/Guangdong/178/04 Clade 2.3.2.1a
A/silky_chicken/Shantou/475/2004 Clade 2.3.2.1a
▲A/Chicken/VN/langSon/R2-11028/2011 Clade
2.3.2.1a
A/whooper_swan/Hokkaido/1/2008 Clade 2.3.2.1b
A/chicken/Viet_Nam/10/2005 Clade 2.3.2.1b
A/Muscovy_duck/Vietnam/41/2007 Clade 2.3.4
A/duck/Laos/3295/2006 Clade 2.3.4
A/chicken/Malaysia/5223/2007 Clade 2.3.4
A/wild_duck/Hunan/021/2005 Clade 2.3.4
A/Duck/Hue/V6/2010 Clade 2.3.4
A/Beijing/01/2003 Clade 7
A/chicken/Vietnam/NCVD-016/2008 Clade 7
A/chicken/Shanxi/2/2006 Clade 7
3.5
4.7
7.0
6.6
7.0
6.6
8.4
8.6
11.1
10.0
0.5
0.6
0.7
0.6
0.7
0.6
0.8
0.8
0.9
0.9
Tỷ lệ phần trăm (%) nucleotide khác nhau được hiển thị trong loại thường xuyên,
tỷ lệ phần trăm (%) axit amin khác nhau được hiển thị in đậm. *: Những con số trong
ngoặc đơn cho thấy vi rút H5N1 nhánh chỉ mỗi WHO / OIE / FAO danh pháp (WHO /
pháp / en /) . **: HA phát sinh loài nhóm mới của clade 2.3.2.1b được xác định ở Quảng
Ngãi); ▲: virut được sử dụng trong nghiên cứu.
Chủng virut điển hình từ mỗi clades H5N1, phổ biến nhất trong khu vực Đông Nam Á,
được đưa vào nghiên cứu này như là tài liệu tham khảo. Gen HA 2.3.2.1b hiển thị chuỗi phân
kỳ rất ít so với whooper / swan/Hokkaido/1/2008. (WsHok1/08) (3,5% và 0,5% ở cấp độ
nucleotide và amino acid, tương ứng) (Bảng 4). Trong khi đó, khác nhau từ các virut khác
xem xét trong nghiên cứu này, được khoảng 4,7-11,1 và 0,6 đến 0,9 ở mức độ nucleotide và
amino acid, tương ứng.
6
Hình 1: Mối quan hệ phát sinh loài của các trình tự nucleotide của HA ước tính với thuật
toán Neighbor joining bằng cách sử dụng phiên bản MEGA 4,0. Cây cấu trúc liên kết được
hỗ trợ bởi phân tích bootstrap với 1000 sao chép và xác suất sau từ phân tích BMCMC . Các
giá trị được thể hiện trong ngoặc đơn (NJ / BMCMC). Các độ t biến vi rút H5N1 ,2011, được
mô tả như hình tam giác. ▲ clades HPAIV vi rút H5N1 được sử dụng trong nghiên cứu.
3.5 Phân tích trình tự axit amin gen HA
Kết quả phân tích trình tự của 17 gen HA cho thấy virut H5N1 thay đổi di truyền mã
hóa. Được biết, kháng nguyên HA đóng một vai trò quan trọng trong độc lực của virut cúm
gia cầm. Phân tích chi tiết của các trình tự phân chia và sự tiến hóa của chú ng sẽ cung cấp
cho những hiểu biết về sinh bệnh họ c của virut H5N1. Tất cả ba clades virut H5N1 được sử
dụng trong nghiên cứu này có chứa các chuỗi axit amin SPQRERRRK -R / G tại các vùng
phân cắt trong phân tử HA , cho thấy chú ng có độc lực cao (Bảng 5). Trình tự phân cắt tương
tự như củavirús A/chicken/Guangdong/178/04 vàvirús A/silky chicken/Shantou/475/2004
(Bảng 5). Các acid amin trong chuỗi phân tích gen HA củng cố những phát hiện nói trên,
chúng tôi kết luận rằng chủng H5N1 Việt Nam (DkQN37/11) thuộc về cụm di truyền giống
như A/whooper swan/Hokkaido/1/2008 và A /chicken / VietNam/10/2005 (Bảng 5, hình 1).
Tất cả cácđoạn chính trong thụ thể gắn kết (RBD) được bảo tồn trong phần lớn các
chủng H5, (Bảng 4). Tuy nhiên, DkQN37/11 sở hữ u một đột biến kép (M226I, I239S), trong
các vùng liên kết (Bảng 4) cho thấy virut ưu tiên liên kết với các thụ thể gia cầm. Đột biến có
khả năng để điều chỉnh đặc hiệu thụ thể trong các kiểu huyết thanh H
5 là không rõ ràng ,
nhưng chú ng có thể ảnh hưởng đến đặc tính ràng buộc . Thật thú vị, đột biến duy nhấtI 239S
đến từ DkQN37/11, trong khi virutcha mẹ , ngỗng Quảng Đông (Gs / Gd) và các virut khác
trong nghiên cứu này không cho thấycó độ t biến đó , rằng đây là vấn đề quan trọng đố i vớ i
gene gây bệnh củ a vius.
7
Từ đó thấy rằngvùng N-link glycosyl của protein HA có thể ảnh hưởng đến tính độc lự c
và gây bệnh của vi rút cúm bằng kháng nguyênepitope của protein HA. Ở đây chúng tôi thấy
rằng tất cả các clades virut được khảo sát có vùng N -link trình tự N -S-T (154-156) mà vẫn
không thay đổi gì kể từ năm 2004, nhưng WsHok1/08 và DkQN37/11 đã thay đổitrình tự này
thành trình tự D-N-A.
Tiếp theo chúng tôi phân tích các vùng kháng nguyên trên HA của DkQN37/11. Đột
biến tại các vùng kháng nguyên đã được tìm thấy tại vị trí 2H, 45N, 53K 120D, 133A và
14N, chỉ ra rằng hầu hết các vùng này đã trải qua những lựa chọn tích cực . Mặc dù các phân
tích phát sinh loài dựa trên HA gen cho thấy DkQN
37/11 và
A/whooper_swan/Hokkaido/1/2008 được nhóm vào cùng một clade 2.3.2.1b, nhưng chú ng
không phải là chính xác giống như chúng ta so sánhthụ thể gắn ( RBD ) của chú ng và các
vùng kháng nguyên. DkQN37/11 có hai đột biến (I239S tại RBD và S133A) tại vùng kháng
nguyên so với của A/whooper_swan/Hokkaido/1/2008 (Bảng 5). Ngược lại, hai phân lập có
đột biến (Q2H) và cả hai có N ở vị trí 140 (N140), K53 và D150 tại vùng kháng nguyên
(Bảng 5) là khác nhau từ các phân lập khác xem xét trong nghiên cứu này. Kết quả chỉ ra
rằng DkQN37/11 virut đã trải qua sự trôi dạt di truyền như được chỉ ra bởi thay đổi axit amin
tại vùng kháng nguyên cũng như liên kết N-glycosyl (Bảng 5).
Bảng5.So sánh các chuỗi axit amin của hemagglutinin của DkQN37/11
cô lập với virut H5N1.
Vùng N-
Vi rút
Clade Vùng cắt gien Vùng gắn
link
Vùng đặc tính kháng nguyên
HA
thụ thể Glycosylati
on
320-331
226 239 154-156
2
45
N
53 120 133 140
A/goose/Guangdong/1/
96
A/Hatay/2004
0
1
1
1
1
TPQRERRRK
KR/G
SPQRERRRK
KR/G
SPQRERRRK
KR/G
SPQRERRRK
KR/G
M
M
M
M
M
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
S
I
I
I
I
NSA
NST
NST
NST
NST
NNA
NNA
NNA
DNA
NNA
DNA
NNT
NNT
NNT
NNT
Q
R
R
R
R
R
R
R
R
K
K
K
R
R
R
R
S
S
S
S
S
S
S
S
D
S
D
S
S
S
S
S
S
S
S
A
S
S
S
S
S
A
S
S
S
S
R
K
K
K
K
S
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
H
Q
H
Q
Q
Q
Q
D
D
D
D
D
D
D
N
D
N
D
D
D
D
A/Vietnam/1194/2004
A/Thailand/16/2004
▲A/chicken/Vietnam/1
5/2007
SPQREGRRK
KR/G
A/chicken/Guangdong/ 2.3.2. SPQRERRRK- M
178/04 1a R/G
A/silky_chicken/Shanto 2.3.2. SPQRERRRK- M
u/475/2004 1a R/G
▲A/Chicken/VN/langS 2.3.2. SPQRERRRK- M
on/R2-11028/2011 1a R/G
A/whooper_swan/Hokk 2.3.2. NPQRERRRK
aido/1/2008 1b -R/G
A/chicken/Viet_Nam/1 2.3.2. SPQRERRRK-
0/2005 1b R/G
▲A/Duck/QuangNgai/ 2.3.2. SPQRERRRK-
1037/2011 1b R/G
A/Muscovy_duck/Vietn 2.3.4 SPLRERRRK-
am/41/2007 R/G
A/duck/Laos/3295/200 2.3.4 SPLRERRRK-
R/G
A/chicken/Malaysia/52 2.3.4 NPLRERRRK
23/2007 -R/G
A/wild_duck/Hunan/02 2.3.4 SPLRERRRK-
1/2005 R/G
S
S
I
N
S
I
I
N
V
T
T
T
M
M
M
M
6
8
A/Duck/Hue/V6/2010 2.3.4 SPLRERRRK-
R/G
M
M
M
M
I
I
I
I
NNT
NNT
NNT
NNT
Q
Q
Q
Q
D
D
D
D
R
R
K
K
S
S
S
S
S
S
T
R
E
K
A/Beijing/01/2003
7
7
7
APQREGRRK
KR/G
A/chicken/Vietnam/NC
VD-016/2008
APQREGRRR
KR/G
A
S
A/chicken/Shanxi/2/20
06
APQREGRRK
KR/G
Dữ liệu hiển thị trong gạch dưới cho thấy đột biến di truyền của clade 2.3.2.1b. Dữ liệu
hiển thị dưới dạng chữ nghiêng cho thấy đột biến cụ thể của DkQN37/11 HPAIV H5N1.
IV. Thảo luận
Virut cúm có 3 loại khác nhau bao gồm A , B, và C. Trong số các loại , loại A là gây
bệnh cao và có thể lây nhiễm một loạt các ký chủ và lưu trữ rộng , có khả năng dẫn đến dịch
bệnh và các đại dịch . Sự khác nhau của virut cúm H5N1 tạo ra một số thách thức nhữ ng nỗ
lực để kiểm soát bệnh. Tái tổ hợp, tính chất phân đoạn duy nhất của virut cúm cho phép pha
trộn và kết hợp của gen có thể dẫn đến việc tạo ra một phân nhóm mới. Ngoài ra, sự xuất hiện
của một clade mới với các đặc tính kháng nguyên khác nhau và tính nhạy cảm củ a virut hơn
so với dòng ở các ổ dịch trước đây ở Việt Nam , là sự cần thiết để giám sát kịp thời và phát
triển của các vắc -xin mới. Nó đã được báo cáo trước năm 2007, rằng virut cúm gia cầm
H5N1 được phân lập từ gia cầm và người ở Việt Nam là virut clade 1 [12]; Tuy nhiên trong
những năm gần đây có bằng chứng chứng minh rằng các clades khác (clade 2.3.2.1a và clade
2.3.2.1b) đã lưu hành tại Việt Nam.
Để ngăn ngừa H5N1 lây lan, vacxin có hiệu quả được yêu cầu . Vacxin chủng NIBRG-
14 thuộc clade 1. Rõ ràng là hiệu quả của vacxin dựa trên mức độ phù hợp tồn tại giữa các
chủng vacxin là thách thức . Trong nghiên cứu này, chúng tôi muốn đánh giá xem chủng
vacxin (NIBRG-14) đảo ngược di truyền có nguồn gốc từ tái tổ hợp giữa
A/Vietnam1994/2004 (H5N1) và A / Puerto Rico (PR) / 8/34, được cung cấp bởi WHO có
thể gây ra phản ứng miễn dịch đối với virut cúm gia cầm phổ biến ở Việt Nam . Dữ liệu của
chúng tôi cho thấy rằng vacxin chủng NIBRG -14 gây miễn dịch đầy đủ và gây kháng thể HA
ở gia cầm đượ c tiêm vacxin . Vacxin gây ra miễn dịch và bảo hộ đượ c 80% đến 100% gà và
vịt từ clade 1 và clade 2.3.2.1a. Đáng chú ý , chúng tôi thấy rằng vắc -xin này là ít hơn hoặc
thậm chí không có hiệu quả đố i vớ i clade 2.3.2.1b. Hiện nay chúng tôi không có thể suy đoán
các cơ chế chính xác của clade này có thể thoát khỏi hệ thống miễn dịch gây ra bởi vacxin
NIBRG-14. Nói cách khác , các nghiên cứu thêm cần được thực hiện đặc trưng vớ i clade
2.3.2.1b để hiểu tại sao và làm thế nào chú ng lại thoát khỏ i hệ thố ng miễn dich.
Trong năm 2011, sự bùng phát của dịch cúm gia cầm đã được báo cáo ở nhiều tỉnh của
Việt Nam. Để kiểm soát dịch bệnh , Việt Nam đã sản xuất vacxin bằng cách sử dụng các
chủng virús có nguồn gốc từ người (A/Vietnam/1194/2004 [H5N1]) , được phát triển bởi di
truyền ngược. Vacxin này cho thấy có hiệu quả cao và góp phầnđáng kể vào phòng , chống
nhiễm vi rút H5N1 tại Việt Nam. Tuy nhiên, trong năm 2011 bùng phát dịch H5N1, chúng tôi
tìm thấyvirut (DkQN37/11) phân lập từ vịt trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi có khả năng kháng
chủng NIBRG-14. Để đạt được tốt hơn sự hiểu biết của chủ ng này có thể né tránh từ hệ thống
ký chủ miễn dịch , chúng tôi thực hiện phân tích gene HA. Các dữ liệu cho thấy nó thuộc về
clade 2.3.2.1b, được phát triển từ clade 2.3.2 gây ra bùng phát dịch ở Việt Nam và các nước
châu Á khác trước năm 2009 .
Phân tích rõ hơn, chúng tôi thấy rằng các gene HA có chứa các axit amin tại vùng phân
cắt HA chỉ ra đặc điểm dịch cúm gia cầm[13]. Trình tự amino axit vẫn không thay đổi kể từ
khi ổ dịch đầu tiên của clade 2.3.2. Bảo tồn các vùng glycosyl 154-156 của vírus tại Việt
Nam và các nước khác trong các clade 0, clade 1, clade 2 và clade 7 cho thấy các yếu tố độc
lực của virús trong khu vực. Wang et al. đã cho rằng các epitope kháng nguyên N-liên kết
glycosyl HA 1 có sự ràng buộc của nó ảnh hưởng đến tính kháng nguyên virús
,nhân rộng
trong ký chủ và dẫn đến đáp ứng kháng thể thấp hơn [14]. Sự thay đổi kháng nguyên H5vùng
9
liên kết DNA N-glycosyl (154-156) chỉ ra những đặc điểm rất độc đáo của clade 2.3.2.1b,
DkQN37/11, do đó có thể làm tăng lây lan của virús trong gia cầm và chim hoang dã . Kết
quả này sẽ có ích như là một cơ sở xây dựng chủ ng vắc -xin. Hơn nữa, các axit amin liên quan
đến thụ thểvùng liên kết 226I và 239S đã bị thay đổi đối với DkQN 37/11 ưu tiên liên kết với
các thụ thể gia cầm theo báo cáo trước đây[15]. Kết quả này cho phép chúng ta suy đoán rằng
sức mạnh virut liên kết với tổ chức tế bào theo một cách mới mà hệ thống miễn dịch của vật
chủ không thể nhận ra và loại bỏ chúng. Chúng tôi cũng quan sát thấy một loạt các đột biến
tại H2, N45, K53, D120, A133, N140 nằm tại vị trí kháng nguyên khác nhau từ phần còn lại
của các clades kiểm tra và công bố các đột biến H5N1[16]. DkQN37/11,239Slà một điểm đột
biến mà không thể được tìm thấy trong bất kỳ clades khác.
Hiện nay, chúng tôi không biết cơ chế chính xác mà virut DkQN37/11 né tránh hệ
thống miễn dịch, nhưng quan sát của chúng tôi rằng những đột biến ở HA sẽ có một vai trò
quan trọng việc kháng lại chủng virut vacxin NIBRG-14. Dữ liệu của chúng tôi cho rằng các
chủng virutvacxin dựa trên các clade cũ (tức là, clade 1 A/Vietnam/1194/2004, clade 2.1.3
A/Indonesia/5/2005, clade 2.2 A/bar-headed-goose/Qinghai/1/2005, clade 2.3.4
A/Anhui/1/2005)[5]không có khả năng chống lại clade 2.3.2.1b , H5N1 (DkQN37/11) và
nhấn mạnh sự cần thiết cho phát triển các loại vacxin mới hiệu quả chống lại các virut mới
này.
Tài liệu tham khảo
1.
2.
3.
4.
5.
FAO, - New avian influenza flare-ups.
WHO, - Avian Influenza
Yang, Y., et al., - Detecting human-to-human transmission of avian influenza A
(H5N1). Emerg Infect Dis. 13 (9)(2007) 1348-53.
Dung Nguyen, T., et al., - Multiple sublineages of influenza A virus (H5N1),
Vietnam, 2005-2007. Emerg Infect Dis. 14 (4)(2008) 632-6.
Nguyen, T., et al., - Characterization of a highly pathogenic avian influenza H5N1
virus sublineage in poultry seized at ports of entry into Vietnam. Virology. 387
(2)(2009) 250-6.
6.
Hobson, D., et al., - The role of serum haemagglutination-inhibiting antibody in
protection against challenge infection with influenza A2 and B viruses. J Hyg (Lond).
70 (4)(1972) 767-77.
7.
8.
Webster, R., N. Cox, and K. Stohr, - WHO manual on animal influenza diagnosis and
surveillance. Geneva (Switzerland): World Health Organization. 2002).
Allan, W.H., J.E. Lancaster, and B. Toth, - Newcastle disease vaccines, their
production and use, pp. 57-62. In: FAO Animal Production Health, Series-10. United
Nations, Rome. 1978).
9.
Moro de Sousa, R.L., H.J. Montassier, and A.A. Pinto, - Detection and quantification
of antibodies to Newcastle disease virus in ostrich and rhea sera using a liquid phase
blocking enzyme-linked immunosorbent assay. Clin Diagn Lab Immunol. 7 (6)(2000)
940-4.
10.
11.
12.
Monne, I., et al., - Development and validation of a one-step real-time PCR assay for
simultaneous detection of subtype H5, H7, and H9 avian influenza viruses. J Clin
Microbiol. 46 (5)(2008) 1769-73.
Peyre, M., et al., - Avian influenza vaccines: a practical review in relation to their
application in the field with a focus on the Asian experience. Epidemiol Infect. 137
(1)(2009) 1-21.
Le, M.T., et al., - Influenza A H5N1 clade 2.3.4 virut with a different antiviral
susceptibility profile replaced clade 1 virus in humans in northern Vietnam. PLoS
One. 3 (10)(2008) e3339.
10
13.
14.
Claas, E.C., et al., - Human influenza A H5N1 virut related to a highly pathogenic
avian influenza virus. Lancet. 351 (9101)(1998) 472-7.
Wang, W., et al., - Glycosylation at 158N of the hemagglutinin protein and receptor
binding specificity synergistically affect the antigenicity and immunogenicity of a live
attenuated H5N1 A/Vietnam/1203/2004 vaccine virus in ferrets. J Virol. 84
(13)(2010) 6570-7.
15.
16.
Matrosovich, M., et al., - The surface glycoproteins of H5 influenza viruses isolated
from humans, chickens, and wild aquatic birds have distinguishable properties. J
Virol. 73 (2)(1999) 1146-55.
Cattoli, G., et al., - Antigenic drift in H5N1 avian influenza virus in poultry is driven
by mutations in major antigenic sites of the hemagglutinin molecule analogous to
those for human influenza virus. J Virol. 85 (17)(2011) 8718-24.
11
11 trang
08/01/2024
1180
Bạn đang xem tài liệu "Đánh giá hiệu lực vacxin cúm H5N1 (chủng NIBRG14) trên một số clade lưu hành ở Việt Nam năm 2011và phân tích đặc tính di truyền của virut H5N1 clade 2.3.2.1b", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- danh_gia_hieu_luc_vacxin_cum_h5n1_chung_nibrg14_tren_mot_so.pdf
