【國家獎】峰回路轉鑄利劍 一念花開滿目春
如果說農業(yè)是國民經濟的基石,畜牧業(yè)就是這一基石的重要組成部分,而動物疫病防控就是畜牧業(yè)健康發(fā)展的重中之重,也是我國生豬產業(yè)與發(fā)到國家主要差距所在。中國工程院陳煥春院士認為“生得少,死得多,長得慢”是壓在養(yǎng)豬業(yè)頭上的三座大山,豬傳染性胃腸炎病毒(TGEV)、豬流行性腹瀉病毒(PEDV)和豬輪狀病毒(PoRV)引起的豬病毒性腹瀉就屬于“死得多”那座大山。這三種病毒可導致7日齡以內仔豬死亡率高達100%,導致“連窩端”,被譽為哺乳仔豬死亡的“第一殺手”,且無有效的治療藥物,每年因此造成的經濟損失超過百億元。
針對我國這三種病毒普遍存在且混合感染日趨嚴重的現(xiàn)實問題,遏制其帶來的嚴重產業(yè)危害,中國農業(yè)科學院哈爾濱獸醫(yī)研究所豬消化道傳染病創(chuàng)新團隊首席科學家馮力研究員帶領項目組歷經12年艱苦卓越的科學攻關,發(fā)明了我國首個安全、高效豬傳染性胃腸炎、豬流行性腹瀉、豬輪狀病毒(G5型)三聯(lián)活疫苗(以下簡稱豬病毒性腹瀉三聯(lián)活疫苗),攻克了三種病毒混合感染無疫苗可用的產業(yè)難題,實現(xiàn)了豬病毒性腹瀉精準高效的防控。因貢獻突出,社會經濟效益重大,該項目獲得2018年度國家技術發(fā)明獎二等獎。
成功:源自于近30年的堅守與執(zhí)著
20世紀五十年代,豬傳染性胃腸炎就在我國出現(xiàn),七十年代,豬流行性腹瀉和豬輪狀病毒在我國豬群中出現(xiàn)。由于當時生豬產業(yè)規(guī)模小,并沒有引起人們的注意。但是哈獸研的老一輩科學家很早就開始關注這一生產實際問題,1976年就開始啟動了相關的研究。1991年,剛剛大學畢業(yè)的馮力加入有著悠久研究歷史的中國農業(yè)科學院哈爾濱獸醫(yī)研究所豬消化道傳染病研究室,從此開啟了努力拼搏,傳承夢想的科研征程。面向行業(yè)需求,解決重大問題,一直以來都是馮力及其團隊秉持的科研原則。剛入哈獸研工作的馮力一頭扎進這場沒有硝煙的防控戰(zhàn)爭。與老一輩科學家一起開展了病原學、診斷技術及防控技術的研究,也歷練了科研素質和科研才能。進入21世紀,隨著生豬產業(yè)的發(fā)展,腹瀉疫病混合感染問題越發(fā)嚴重。馮力研究員作為一直以來深耕在科研與生產一線的豬病專家,憑借多年積累的豐富經驗和敏銳的科研眼光,鎖定豬傳染性胃腸炎病毒、豬流行性腹瀉病毒和豬輪狀病毒三聯(lián)活疫苗作為他的研究目標。在三種病毒種,有兩種冠狀病毒,其血清型單一,但是輪狀病毒血清型眾多,中國流行情況如何,必須先摸清楚,疫苗的研發(fā)才能有的放矢。為了了解疫情,掌握豬腹瀉病的流行和感染狀況,摸清輪狀病毒優(yōu)勢基因型,馮力和他的團隊從南海之濱到北國的塞外,從茫茫戈壁到無垠草原,哪里有豬群發(fā)生腹瀉,哪里就有他們的身影。他們克服養(yǎng)豬場都建在遠離城市的農村或山區(qū),交通極不方便的困難,跋山涉水,深入疫情發(fā)生地開展流行病學調查,明確了三種病毒是我國主要腹瀉病原,在眾多的豬輪狀病毒基因型中,G5型為優(yōu)勢基因型。明確了引起腹瀉的主要病因,為疫苗的研發(fā)提供了堅實有力的科學依據,猶如一座燈塔,照亮了前行的方向。
明確了方向和目標,并不意味著成功,前行的路上還布滿荊棘??蒲斜緛砭蜎]有一條可以復制的道路可走。
在“豬傳染性胃腸炎、豬流行性腹瀉、豬輪狀病毒三聯(lián)活疫苗創(chuàng)制與應用”項目攻關中,他們遇到的第一個難題就是腹瀉相關病毒的分離培養(yǎng)。馮力舉了個例子,從1978年開始,全世界的科學家都在探索如何能使豬流行性腹瀉病毒適應細胞?!斑m應細胞是什么概念呢?病毒可以在豬體內繁殖,導致豬只發(fā)病,而研發(fā)活疫苗,必須讓病毒在體外細胞進行繁殖,全世界科學家投入10年的時間,在1988年才把這個難題解決掉,可想而知病毒的分離有多難。但再難也要做,因為分離不出病毒,后續(xù)的所有工作都無法進行?!瘪T力說。
當夜幕已經布滿繁星,馮力實驗室的燈光依舊亮著,那是馮力和他的團隊在討論實驗方案。千百次的失敗,不同方案的探索,他和他的團隊解決了一個又一個難題。成功分離三種病毒后,如何既達到病毒致弱的效果,又能保證它的免疫原性不受影響呢?這是馮力團隊遇到的第二個難題。他們根據病原在本動物上抗原性得以恢復的原理,采取了固相病毒蝕斑克隆和豬體交替?zhèn)鞔募夹g,解決了這個難題。對于操作過程,馮力做了簡單描述:“病毒回到豬體,它的抗原性會恢復,只有反反復復地從細胞到豬體,再從豬體到細胞這樣交替致弱,才能既保證病毒的致弱性、安全性,又保證它的免疫原性,找到那個最合適的平衡點?!?/p>
隨著研究的深入,難題一個個接踵而至。原來病毒都是在原代細胞中培養(yǎng),后續(xù)他們發(fā)現(xiàn)原代細胞有好的一面也有不好的一面。不好的是,疫苗生產不穩(wěn)定,另外容易引起外源病毒的污染,如果檢驗環(huán)節(jié)沒做好,投放到市場上甚至會造成潛在的生物安全隱患。考慮到這些,在培養(yǎng)病毒時,他們采用傳代細胞系完全代替原代細胞系。這項工作說起來簡單,做起來就沒有那么輕松,什么樣的細胞系,既要滿足無“三致”還要保證病毒的高效繁殖,科研人員可以全面監(jiān)控細胞的各個指標,如支原體、霉菌、真菌污染等情況,全面保證細胞的純凈和安全。馮力形容,病毒的繁殖就像種莊稼一樣,只有把它種在肥沃的土地上,才能長出優(yōu)質的果實。回到病毒培養(yǎng)上,就是只有選出純凈而且狀態(tài)好的細胞才能使病毒有效的繁殖,不受其他因素的干擾。
馮力介紹,三聯(lián)活疫苗不是單單把三個病毒混在一起那么簡單,為保證三個病毒混在一起效果不打折,在如何提高效價方面他們也投入了大量的精力。除此,在疫苗株與野毒株的區(qū)分,包括檢驗工作上他們同樣也遇到了很多難題,但逢山開路、遇水搭橋,難點被他們一一解開了。
通過堅持不懈的攻關,他們發(fā)明了適應傳代細胞系的安全性高、免疫原性好,具有獨特分子標記的弱毒株,攻克了三種豬腹瀉病毒難以適應細胞、致弱過程中免疫原性減弱、強弱毒株難以區(qū)分的世界性難題。通過篩選敏感傳代細胞系,優(yōu)化等輔助因子使病毒成功適應細胞。在病毒致弱過程中,采用敏感細胞系和未吃初乳仔豬交替繼代,結合固相病毒蝕斑克隆及全基因組測序等技術,優(yōu)選安全性高、免疫原性好的克隆株,獨創(chuàng)了豬腹瀉病毒分離致弱體系,發(fā)明了安全、穩(wěn)定、免疫原性好并具有獨特分子標記三種弱毒株,為三聯(lián)活疫苗的創(chuàng)制及產業(yè)化生產奠定了關鍵性基礎。除此之外,他們創(chuàng)建的傳代細胞系替代原代細胞系的生產新工藝,突破了原代細胞培養(yǎng)過程中外源病毒污染難以控制的技術瓶頸,能降低生產成本約2/3,為疫苗制造與檢驗規(guī)程及質量標準的制定提供了新路徑。
應用:助力養(yǎng)豬業(yè)健康發(fā)展
2014年,為了將這項科研成果盡快應用到生產實際,馮力和他的團隊,深入到基層,開展豬病毒性腹瀉防控知識和技術的宣傳,手把手的將技術教給養(yǎng)殖戶和技術員。目前三聯(lián)活疫苗已推廣到我國除臺灣、香港、澳門以外的所有省、市、自治區(qū),已推廣2560萬頭份,免疫覆蓋仔豬1.54億頭,對三種病毒混合感染引起的腹瀉防控收到了很好的效果,斷奶仔豬數得到了提升,達到了一針免疫防控三種疫病的效果。同時因為減少了免疫次數,降低了免疫勞動強度,減少了免疫應激,極大的方便了免疫接種,受到使用者的一致好評。 因防控效果顯著,三聯(lián)活疫苗產品曾被南方報業(yè)傳媒集團評價為“2016中國生豬產業(yè)榜年度最受關注新產品”。因貢獻突出,項目成果相繼獲得國家發(fā)明專利2項;國家二類新獸藥證書1項;黑龍江省技術發(fā)明獎一等獎1項;中國專利優(yōu)秀獎1項;中國農業(yè)科學院杰出科技創(chuàng)新獎1項;制訂行業(yè)標準2項;發(fā)表文章百余篇,并被Nature等雜志引用,極大地推動了國內外三種腹瀉病防控理論與技術體系的豐富和完善。
初心:傳承與發(fā)展并存
馮力說,從70年代開始研究豬病毒性腹瀉防控至今,40多年過去,從80年代的單苗到現(xiàn)在的三聯(lián)活疫苗,它是一個循序漸進的過程,雖是在他們這代人手上結出的果實,但卻是兩代人辛苦奉獻、不斷積累的結果。
他的碩士導師馬思奇、王明就是為事業(yè)奉獻了一輩子的老先生。他們腳踏實地,為科研百折不撓。即使退休了,還是常常進實驗室。不光是他們,所里的很多老前輩都是這樣,他們的這種精、氣、神深深感染了馮力等一代一代哈獸研人。馮力說:“他們是我人生中科學研究、臨床經驗的啟蒙老師,也是塑造我不斷進取的科研精神的前輩,很多工作之所以能開展下去,正是因為有他們這樣的前輩,為我們打下了堅實的基礎,給了我們底氣。豬病毒性腹瀉三聯(lián)活疫苗在2015年的3月24號上市那天,我非常激動,產品上市就像自己的孩子考上大學后,畢業(yè)成家立業(yè)了一樣?!?/p>
雖然腹瀉的防控取得了階段性勝利,但馮力和他的團隊并沒有止步于此,他清醒的意識到科研沒有止境。面對2014年、2015年、2017年新出現(xiàn)的引起豬只腹瀉的冠狀病毒,呼腸孤病毒,面對疫病防控的更高要求,他和他的團隊意氣風發(fā),又一頭扎到實驗室,開始了從新冠狀病毒、豬輪狀病毒等腹瀉病原的基礎理論到實踐全新研究當中。馮力說:“習近平總書記在致中國農科院建院六十周年的賀信中,提出了農業(yè)科研要“面向世界農業(yè)科技前沿、面向國家重大需求、面向現(xiàn)代農業(yè)建設主戰(zhàn)場”為我們農業(yè)科研指明了方向,我們必須按照習近平總書記的要求,開展我們的科研工作,不忘初心,砥礪前行,為我國農業(yè)現(xiàn)代化建設,為鄉(xiāng)村振興貢獻科研人員的一份力量?!?/p>
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