每当有重大动物疫病灾害发生时,他们都会冲在第一线,与时间赛跑、和疫情较量,坚守在捍卫动物和人类健康的前沿阵地。中国兽医药品监察所所长、前中国农业科学院兰州兽医研究所所长才学鹏,就是其中的一员。
成功突破国外技术垄断,打造自主的口蹄疫疫苗产业化技术体系,使我国口蹄疫疫苗质量达到国际领先水平……十多年磨一剑,才学鹏和他的同事们交出了傲人的成绩单,“针对传入我国口蹄疫流行毒株的高效疫苗的研制及应用”项目,荣获2016年国家科技进步二等奖。
以国家需求为己任
国家科技攻关课题“O型口蹄疫灭活疫苗免疫效力和安全性的改进提高”,国家科技攻关课题“口蹄疫分子流行病学研究与监测”,国家科技支撑计划“口蹄疫综合防控技术集成与示范”,才学鹏和同事们在三十年如一日的科研攻关中,紧盯国家重大需求,研究工作环环相扣,口蹄疫疫苗制造关键技术研究成果居国际领先水平,“针对新传入我国口蹄疫流行毒株的高效疫苗的研制及应用”项目,获国家科技进步奖可谓实至名归。
2000年以来,亚洲Ⅰ型等5种新流行毒株先后传入我国,引起24省区、118次疫情暴发,每年近18亿头猪、牛、羊处于高危状态,而原有的疫苗不足以应对,急需高效疫苗。
面对国家强制免疫的重大需求,在国家重大科技计划的支持下,当时还在中国农业科学院兰州兽医研究所(简称兰兽研)的才学鹏,组建团队着手改进和提高口蹄疫灭活疫苗的生产工艺。
“我们研究发现,家畜注射口蹄疫疫苗后副作用强烈、免疫效果不佳,是因为旧工艺生产的疫苗抗原纯度和含量不够,一头份疫苗中仅含有1~2微克抗原(灭活病毒),同时含有3000~4000微克杂蛋白,只有当一头份疫苗含有5微克抗原、杂蛋白被去除后,疫苗的免疫效果才会大幅提高。”才学鹏说,此后使用连续流离心机、切相流膜过滤等技术去除细胞碎片和90%以上的杂蛋白,通过抗原浓缩使我国口蹄疫疫苗质量达到国际领先水平。
不仅如此,才学鹏和同事们还找到了口蹄疫灭活疫苗生产工艺的另一个突破口:“传统生产采用转瓶工艺培养病毒,是典型的手工操作,我们研发出大规模管道化悬浮培养口蹄疫病毒的方法,从传统的劳动密集型向技术密集型生产工艺跃升,形成了具有自主知识产权的口蹄疫疫苗产业化技术体系。”
制备优良种毒,优化生产工艺,有的放矢的研发自然水到渠成。2012年,口蹄疫灭活疫苗生产工艺终获突破,在大幅提升我国口蹄疫疫苗质量的同时,也催生了新的国家标准。
狙击疫情还需借力科技
不论是技术创新着力攻关的难题,还是产生的经济和社会效益,证明了口蹄疫疫苗研发成果处于国际领先地位,疫苗生产工艺达到国际同类先进水平,这成为“针对新传入我国口蹄疫流行毒株的高效疫苗的研制及应用”项目喜获2016年国家科技进步二等奖的创新亮点之一。
谈及彼时研发,才学鹏的思绪倒回至七年前。2009年,武汉发现一起A型口蹄疫疫情,当时捕杀了一万多头奶牛,农户损失高达四五亿元;不久,上海又发生一起A型口蹄疫,人们的神经再次紧绷。
“我们本着问题导向攻关,用流行毒株研发A型口蹄疫疫苗,但用传统的方式选育的病毒生长缓慢,无法获得理想的制苗种毒,解析病毒基因组后发现,该流行病毒3端非编码区茎环结构发生了突变,我们用反向遗传操作技术查证该突变是导致这个A型流行毒在传代细胞(BHK-21)上复制水平低的原因。”A型口蹄疫大兵压境,一旦蔓延开来,损失势必惨重,才学鹏团队的压力可想而知。
怎样快速打掉拦路虎并研发出疫苗?几经思考,才学鹏和他的同事们决定借助反向遗传操作技术破题。所谓反向遗传操作,是以脆弱且不易体外操作的RNA病毒基因组为模板,通过反转技术获得坚韧且便于操作的全长感染性cDNA,然后在cDAN水平进行科研需要的基因操作(突变、缺失、插入等),最后拯救出需要的目标病毒。
“如果把RNA比作粉丝,DNA就是抗折腾的麻绳。用基因替换的方法将突变的茎环‘变’正常后,病毒得以快速繁殖。”才学鹏说,此后仅用两三个月的时间就制备出了针对A型口蹄疫流行毒株的疫苗种毒,后来研制出A型、O型和亚洲Ⅰ型三价灭活疫苗,大规模推广应用后有效控制了口蹄疫疫情,特别是在狙击A型口蹄疫中发挥了不可替代的作用。
用反向遗传技术定向设计构建制苗种毒,是国际首例反向遗传构建的口蹄疫制苗种毒应用与生产,不仅提高了种毒抗原产能和免疫效力,一举破解该谱系毒株没有高效疫苗的世界性难题,使我国口蹄疫疫苗质量达到国际领先水平。
亚洲Ⅰ型口蹄疫,自2009年6月以来,全国已连续80个月没有发生;O型口蹄疫逐年减少,2010年18起,2014年2起,2015年无报道疫情;A型2013年17起,2015年3起……
正是该成果研制的6种高效疫苗,在全国31个省市的推广应用,共免疫猪、牛和羊50.89亿头,总计收入56.01亿元,新增利润22.87亿元,实现利税6.88亿元。此外,疫苗还出口越南、朝鲜、蒙古等国,创汇196.5万美元,成果应用产生间接经济效益1145.94亿元。