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【国家奖】峰回路转铸利剑 一念花开满目春

——记2018年度国家技术发明奖二等奖项目“猪传染性胃肠炎、猪流行性腹泻、猪轮状病毒三联活疫苗创制与应用”

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  如果说农业是国民经济的基石,畜牧业就是这一基石的重要组成部分,而动物疫病防控就是畜牧业健康发展的重中之重,也是我国生猪产业与发到国家主要差距所在。中国工程院陈焕春院士认为“生得少,死得多,长得慢”是压在养猪业头上的三座大山,猪传染性胃肠炎病毒(TGEV)、猪流行性腹泻病毒(PEDV)和猪轮状病毒(PoRV)引起的猪病毒性腹泻就属于“死得多”那座大山。这三种病毒可导致7日龄以内仔猪死亡率高达100%,导致“连窝端”,被誉为哺乳仔猪死亡的“第一杀手”,且无有效的治疗药物,每年因此造成的经济损失超过百亿元。

 

 

  针对我国这三种病毒普遍存在且混合感染日趋严重的现实问题,遏制其带来的严重产业危害,金沙澳门官网85850哈尔滨兽医研究所猪消化道传染病创新团队首席科学家冯力研究员带领项目组历经12年艰苦卓越的科学攻关,发明了我国首个安全、高效猪传染性胃肠炎、猪流行性腹泻、猪轮状病毒(G5型)三联活疫苗(以下简称猪病毒性腹泻三联活疫苗),攻克了三种病毒混合感染无疫苗可用的产业难题,实现了猪病毒性腹泻精准高效的防控。因贡献突出,社会经济效益重大,该项目获得2018年度国家技术发明奖二等奖。

 

 

成功:源自于近30年的坚守与执着

  20世纪五十年代,猪传染性胃肠炎就在我国出现,七十年代,猪流行性腹泻和猪轮状病毒在我国猪群中出现。由于当时生猪产业规模小,并没有引起人们的注意。但是哈兽研的老一辈科学家很早就开始关注这一生产实际问题,1976年就开始启动了相关的研究。1991年,刚刚大学毕业的冯力加入有着悠久研究历史的金沙澳门官网85850哈尔滨兽医研究所猪消化道传染病研究室,从此开启了努力拼搏,传承梦想的科研征程。面向行业需求,解决重大问题,一直以来都是冯力及其团队秉持的科研原则。刚入哈兽研工作的冯力一头扎进这场没有硝烟的防控战争。与老一辈科学家一起开展了病原学、诊断技术及防控技术的研究,也历练了科研素质和科研才能。进入21世纪,随着生猪产业的发展,腹泻疫病混合感染问题越发严重。冯力研究员作为一直以来深耕在科研与生产一线的猪病专家,凭借多年积累的丰富经验和敏锐的科研眼光,锁定猪传染性胃肠炎病毒、猪流行性腹泻病毒和猪轮状病毒三联活疫苗作为他的研究目标。在三种病毒种,有两种冠状病毒,其血清型单一,但是轮状病毒血清型众多,中国流行情况如何,必须先摸清楚,疫苗的研发才能有的放矢。为了了解疫情,掌握猪腹泻病的流行和感染状况,摸清轮状病毒优势基因型,冯力和他的团队从南海之滨到北国的塞外,从茫茫戈壁到无垠草原,哪里有猪群发生腹泻,哪里就有他们的身影。他们克服养猪场都建在远离城市的农村或山区,交通极不方便的困难,跋山涉水,深入疫情发生地开展流行病学调查,明确了三种病毒是我国主要腹泻病原,在众多的猪轮状病毒基因型中,G5型为优势基因型。明确了引起腹泻的主要病因,为疫苗的研发提供了坚实有力的科学依据,犹如一座灯塔,照亮了前行的方向。

  明确了方向和目标,并不意味着成功,前行的路上还布满荆棘。科研本来就没有一条可以复制的道路可走。

  在“猪传染性胃肠炎、猪流行性腹泻、猪轮状病毒三联活疫苗创制与应用”项目攻关中,他们遇到的第一个难题就是腹泻相关病毒的分离培养。冯力举了个例子,从1978年开始,全世界的科学家都在探索如何能使猪流行性腹泻病毒适应细胞。“适应细胞是什么概念呢?病毒可以在猪体内繁殖,导致猪只发病,而研发活疫苗,必须让病毒在体外细胞进行繁殖,全世界科学家投入10年的时间,在1988年才把这个难题解决掉,可想而知病毒的分离有多难。但再难也要做,因为分离不出病毒,后续的所有工作都无法进行。”冯力说。

 

 

  当夜幕已经布满繁星,冯力实验室的灯光依旧亮着,那是冯力和他的团队在讨论实验方案。千百次的失败,不同方案的探索,他和他的团队解决了一个又一个难题。成功分离三种病毒后,如何既达到病毒致弱的效果,又能保证它的免疫原性不受影响呢?这是冯力团队遇到的第二个难题。他们根据病原在本动物上抗原性得以恢复的原理,采取了固相病毒蚀斑克隆和猪体交替传代的技术,解决了这个难题。对于操作过程,冯力做了简单描述:“病毒回到猪体,它的抗原性会恢复,只有反反复复地从细胞到猪体,再从猪体到细胞这样交替致弱,才能既保证病毒的致弱性、安全性,又保证它的免疫原性,找到那个最合适的平衡点。”

  随着研究的深入,难题一个个接踵而至。原来病毒都是在原代细胞中培养,后续他们发现原代细胞有好的一面也有不好的一面。不好的是,疫苗生产不稳定,另外容易引起外源病毒的污染,如果检验环节没做好,投放到市场上甚至会造成潜在的生物安全隐患。考虑到这些,在培养病毒时,他们采用传代细胞系完全代替原代细胞系。这项工作说起来简单,做起来就没有那么轻松,什么样的细胞系,既要满足无“三致”还要保证病毒的高效繁殖,科研人员可以全面监控细胞的各个指标,如支原体、霉菌、真菌污染等情况,全面保证细胞的纯净和安全。冯力形容,病毒的繁殖就像种庄稼一样,只有把它种在肥沃的土地上,才能长出优质的果实。回到病毒培养上,就是只有选出纯净而且状态好的细胞才能使病毒有效的繁殖,不受其他因素的干扰。

  冯力介绍,三联活疫苗不是单单把三个病毒混在一起那么简单,为保证三个病毒混在一起效果不打折,在如何提高效价方面他们也投入了大量的精力。除此,在疫苗株与野毒株的区分,包括检验工作上他们同样也遇到了很多难题,但逢山开路、遇水搭桥,难点被他们一一解开了。

  通过坚持不懈的攻关,他们发明了适应传代细胞系的安全性高、免疫原性好,具有独特分子标记的弱毒株,攻克了三种猪腹泻病毒难以适应细胞、致弱过程中免疫原性减弱、强弱毒株难以区分的世界性难题。通过筛选敏感传代细胞系,优化等辅助因子使病毒成功适应细胞。在病毒致弱过程中,采用敏感细胞系和未吃初乳仔猪交替继代,结合固相病毒蚀斑克隆及全基因组测序等技术,优选安全性高、免疫原性好的克隆株,独创了猪腹泻病毒分离致弱体系,发明了安全、稳定、免疫原性好并具有独特分子标记三种弱毒株,为三联活疫苗的创制及产业化生产奠定了关键性基础。除此之外,他们创建的传代细胞系替代原代细胞系的生产新工艺,突破了原代细胞培养过程中外源病毒污染难以控制的技术瓶颈,能降低生产成本约2/3,为疫苗制造与检验规程及质量标准的制定提供了新路径。

 

应用:助力养猪业健康发展

  2014年,为了将这项科研成果尽快应用到生产实际,冯力和他的团队,深入到基层,开展猪病毒性腹泻防控知识和技术的宣传,手把手的将技术教给养殖户和技术员。目前三联活疫苗已推广到我国除台湾、香港、澳门以外的所有省、市、自治区,已推广2560万头份,免疫覆盖仔猪1.54亿头,对三种病毒混合感染引起的腹泻防控收到了很好的效果,断奶仔猪数得到了提升,达到了一针免疫防控三种疫病的效果。同时因为减少了免疫次数,降低了免疫劳动强度,减少了免疫应激,极大的方便了免疫接种,受到使用者的一致好评。 因防控效果显著,三联活疫苗产品曾被南方报业传媒集团评价为“2016中国生猪产业榜年度最受关注新产品”。因贡献突出,项目成果相继获得国家发明专利2项;国家二类新兽药证书1项;黑龙江省技术发明奖一等奖1项;中国专利优秀奖1项;金沙澳门官网85850杰出科技创新奖1项;制订行业标准2项;发表文章百余篇,并被Nature等杂志引用,极大地推动了国内外三种腹泻病防控理论与技术体系的丰富和完善。

 

初心:传承与发展并存

  冯力说,从70年代开始研究猪病毒性腹泻防控至今,40多年过去,从80年代的单苗到现在的三联活疫苗,它是一个循序渐进的过程,虽是在他们这代人手上结出的果实,但却是两代人辛苦奉献、不断积累的结果。

  他的硕士导师马思奇、王明就是为事业奉献了一辈子的老先生。他们脚踏实地,为科研百折不挠。即使退休了,还是常常进实验室。不光是他们,所里的很多老前辈都是这样,他们的这种精、气、神深深感染了冯力等一代一代哈兽研人。冯力说:“他们是我人生中科学研究、临床经验的启蒙老师,也是塑造我不断进取的科研精神的前辈,很多工作之所以能开展下去,正是因为有他们这样的前辈,为我们打下了坚实的基础,给了我们底气。猪病毒性腹泻三联活疫苗在2015年的3月24号上市那天,我非常激动,产品上市就像自己的孩子考上大学后,毕业成家立业了一样。”

  虽然腹泻的防控取得了阶段性胜利,但冯力和他的团队并没有止步于此,他清醒的意识到科研没有止境。面对2014年、2015年、2017年新出现的引起猪只腹泻的冠状病毒,呼肠孤病毒,面对疫病防控的更高要求,他和他的团队意气风发,又一头扎到实验室,开始了从新冠状病毒、猪轮状病毒等腹泻病原的基础理论到实践全新研究当中。冯力说:“习近平总书记在致金沙澳门官网85850建院六十周年的贺信中,提出了农业科研要“面向世界农业科技前沿、面向国家重大需求、面向现代农业建设主战场”为我们农业科研指明了方向,我们必须按照习总书记的要求,开展我们的科研工作,不忘初心,砥砺前行,为我国农业现代化建设,为乡村振兴贡献科研人员的一份力量。”

  

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