每當有重大動物疫病災害發生時,他們都會沖在第一線,與時間賽跑、和疫情較量,堅守在捍衛動物和人類健康的前沿陣地。中國獸醫藥品監察所所長、前中國農業科學院蘭州獸醫研究所所長才學鵬,就是其中的一員。
成功突破國外技術壟斷,打造自主的口蹄疫疫苗產業化技術體系,使我國口蹄疫疫苗質量達到國際領先水平……十多年磨一劍,才學鵬和他的同事們交出了傲人的成績單,“針對傳入我國口蹄疫流行毒株的高效疫苗的研制及應用”項目,榮獲2016年國家科技進步二等獎。
以國家需求為己任
國家科技攻關課題“O型口蹄疫滅活疫苗免疫效力和安全性的改進提高”,國家科技攻關課題“口蹄疫分子流行病學研究與監測”,國家科技支撐計劃“口蹄疫綜合防控技術集成與示范”,才學鵬和同事們在三十年如一日的科研攻關中,緊盯國家重大需求,研究工作環環相扣,口蹄疫疫苗制造關鍵技術研究成果居國際領先水平,“針對新傳入我國口蹄疫流行毒株的高效疫苗的研制及應用”項目,獲國家科技進步獎可謂實至名歸。
2000年以來,亞洲Ⅰ型等5種新流行毒株先后傳入我國,引起24省區、118次疫情暴發,每年近18億頭豬、牛、羊處于高危狀態,而原有的疫苗不足以應對,急需高效疫苗。
面對國家強制免疫的重大需求,在國家重大科技計劃的支持下,當時還在中國農業科學院蘭州獸醫研究所(簡稱蘭獸研)的才學鵬,組建團隊著手改進和提高口蹄疫滅活疫苗的生產工藝。
“我們研究發現,家畜注射口蹄疫疫苗后副作用強烈、免疫效果不佳,是因為舊工藝生產的疫苗抗原純度和含量不夠,一頭份疫苗中僅含有1~2微克抗原(滅活病毒),同時含有3000~4000微克雜蛋白,只有當一頭份疫苗含有5微克抗原、雜蛋白被去除后,疫苗的免疫效果才會大幅提高。”才學鵬說,此后使用連續流離心機、切相流膜過濾等技術去除細胞碎片和90%以上的雜蛋白,通過抗原濃縮使我國口蹄疫疫苗質量達到國際領先水平。
不僅如此,才學鵬和同事們還找到了口蹄疫滅活疫苗生產工藝的另一個突破口:“傳統生產采用轉瓶工藝培養病毒,是典型的手工操作,我們研發出大規模管道化懸浮培養口蹄疫病毒的方法,從傳統的勞動密集型向技術密集型生產工藝躍升,形成了具有自主知識產權的口蹄疫疫苗產業化技術體系。”
制備優良種毒,優化生產工藝,有的放矢的研發自然水到渠成。2012年,口蹄疫滅活疫苗生產工藝終獲突破,在大幅提升我國口蹄疫疫苗質量的同時,也催生了新的國家標準。
狙擊疫情還需借力科技
不論是技術創新著力攻關的難題,還是產生的經濟和社會效益,證明了口蹄疫疫苗研發成果處于國際領先地位,疫苗生產工藝達到國際同類先進水平,這成為“針對新傳入我國口蹄疫流行毒株的高效疫苗的研制及應用”項目喜獲2016年國家科技進步二等獎的創新亮點之一。
談及彼時研發,才學鵬的思緒倒回至七年前。2009年,武漢發現一起A型口蹄疫疫情,當時捕殺了一萬多頭奶牛,農戶損失高達四五億元;不久,上海又發生一起A型口蹄疫,人們的神經再次緊繃。
“我們本著問題導向攻關,用流行毒株研發A型口蹄疫疫苗,但用傳統的方式選育的病毒生長緩慢,無法獲得理想的制苗種毒,解析病毒基因組后發現,該流行病毒3端非編碼區莖環結構發生了突變,我們用反向遺傳操作技術查證該突變是導致這個A型流行毒在傳代細胞(BHK-21)上復制水平低的原因。”A型口蹄疫大兵壓境,一旦蔓延開來,損失勢必慘重,才學鵬團隊的壓力可想而知。
怎樣快速打掉攔路虎并研發出疫苗?幾經思考,才學鵬和他的同事們決定借助反向遺傳操作技術破題。所謂反向遺傳操作,是以脆弱且不易體外操作的RNA病毒基因組為模板,通過反轉技術獲得堅韌且便于操作的全長感染性cDNA,然后在cDAN水平進行科研需要的基因操作(突變、缺失、插入等),最后拯救出需要的目標病毒。
“如果把RNA比作粉絲,DNA就是抗折騰的麻繩。用基因替換的方法將突變的莖環‘變’正常后,病毒得以快速繁殖。”才學鵬說,此后僅用兩三個月的時間就制備出了針對A型口蹄疫流行毒株的疫苗種毒,后來研制出A型、O型和亞洲Ⅰ型三價滅活疫苗,大規模推廣應用后有效控制了口蹄疫疫情,特別是在狙擊A型口蹄疫中發揮了不可替代的作用。
用反向遺傳技術定向設計構建制苗種毒,是國際首例反向遺傳構建的口蹄疫制苗種毒應用與生產,不僅提高了種毒抗原產能和免疫效力,一舉破解該譜系毒株沒有高效疫苗的世界性難題,使我國口蹄疫疫苗質量達到國際領先水平。
亞洲Ⅰ型口蹄疫,自2009年6月以來,全國已連續80個月沒有發生;O型口蹄疫逐年減少,2010年18起,2014年2起,2015年無報道疫情;A型2013年17起,2015年3起……
正是該成果研制的6種高效疫苗,在全國31個省市的推廣應用,共免疫豬、牛和羊50.89億頭,總計收入56.01億元,新增利潤22.87億元,實現利稅6.88億元。此外,疫苗還出口越南、朝鮮、蒙古等國,創匯196.5萬美元,成果應用產生間接經濟效益1145.94億元。