1. 引言
猪圆环病毒(PCV)属于圆环病毒科圆环病毒属，是目前已知的能感染哺乳动物的最小病毒之一。自1974年首次在体外培养的猪肾细胞系(PK15)中被发现以来，根据其致病性和基因组差异已经鉴定出PCV1、PCV2、PCV3和PCV4、PCV5五种类型。其中的PCV1对猪无致病性，而PCV2、PCV3和PCV4则具有较高的致病性，给世界的养猪业带来了巨大的经济损失[1]。PCV2是导致猪圆环病毒病(PCVD)的主要病原体，感染后病猪主要表现为断奶后多系统消耗综合症，呼吸道和肠道疾病，以及猪皮炎和肾病综合征病(PDNS)和生殖衰竭等问题。但近年来大量调查发现，虽然会在PDNS病猪中检测到PCV2的核酸，但实际上在部分PDNS猪体内没有检查出PCV2抗原，提示其发生可能是由于其他因素所导致[2]。PCV3是一种2016年在美国的某猪场母猪中被新发现的PCV病毒型，其编码复制酶蛋白(Rep)和衣壳蛋白(Cap)的两个ORF与PCV1和PCV2仅存在31%~48%的同源性，故而PCV3与先前报道的圆环病毒存在明显的差异性[3]。PCV4是2019年首次在我国湖南发现并命名的新型猪圆环病毒，PCV4与貂圆环病毒(MiCV)的核苷酸同源性达到了66.9%，但与其他PCV的核苷酸同源性则仅为43.2%~51.5% [4]。PCV5于2025年由我国研究团队所鉴定并命名，该病毒聚类于圆环病毒科之外，病毒的Rep和Cap与四种PCV种类的氨基酸序列相似性较低，但与海狗面部相关环状DNA病毒(FSfaCV)有着密切的相关性[5]。近年来PCV在世界各地不断流行，我国的PCV感染率也长时间居高不下，不仅严重影响了整个生猪产业的健康发展，也对我国的经济发展造成了不良影响。在疫苗研发方面，目前市场上已有多种PCV2疫苗，包括灭活疫苗、亚单位疫苗、基因工程疫苗等。这些疫苗在预防猪圆环病毒病方面发挥了重要作用，但由于病毒的持续变异和免疫抑制特性，疫苗的保护效果受到一定影响[6]。为了更好地研究PCV的流行和防控，本文将对PCV的致病机制以及PCV2、PCV3、PCV4的分子流行病学现状进行综述，并总结PCV2疫苗的研究新进展，以期为PCV的后续科学研究提供相关参考。
2. PCV的致病机制
2.1. PCV2的致病机制
PCV2是PCV的经典致病基因型，其免疫抑制的核心在于能够复制相关蛋白(Rep)来对宿主的先天免疫通路造成靶向干扰，其具体作用机制包括以下几个方面[7]。
2.1.1. Rep蛋白核转移与DNA竞争结合
Rep蛋白正常情况下会定位于宿主的细胞核，主要负责病毒复制，但近年来有研究发现，在病毒感染的60~72 h时，Rep蛋白会逐渐向着细胞质所转移，并与双链DNA形成稳定复合物。相关研究通过微量热泳动实验进一步证实，Rep与双联DNA的结合亲和力虽然低于与cGAS的亲和力，但是其仍然可凭借高表达在细胞内优势性竞争病毒DNA和线粒体所释放的DNA，并在这个过程中阻止cGAS与底物相互结合[8]。
2.1.2. 破坏cGAS寡聚化与相分离
cGAS-STING通路是宿主识别DNA病毒的核心重要系统。cGAS结合dsDNA后会形成寡聚体，并通过液–液相分离(LLPS)生成信号复合物，催化产生第二信使2'3'-cGAMP。PCV2的Rep蛋白会通过剂量依赖性地抑制这一过程。相关研究利用化学交联实验显示Rep能破坏cGAS寡聚体形成，在体外相分离实验中，可见Rep能够显著减少cGAS液滴结构，荧光漂白后恢复(FRAP)实验进一步地证实了Rep与dsDNA的复合物为非动态结构，而是通过直接阻断信号传递产生相关作用的[9]。
2.1.3. 关键功能位点的鉴定
在关键功能位点的鉴定方面，通过同源建模与突变体实验能够确定Rep蛋白的Q12和R199-W202的相关区域，而该区域为DNA结合核心位点。R199A单点突变会显著削弱DNA结合能力，而Q12与R199-W202双突变则完全丧失竞争cGAS的功能，且无法抑制IFN-β的正常表达，表明这些位点是PCV2免疫抑制的关键靶点。
2.2. PCV3致病机制
PCV3的致病机制呈现“低复制效率与强病理损伤并存”的独特特征，其组织嗜性与免疫干扰方式均区别于PCV2，其具体致病机制包括以下几点。
2.2.1. 组织嗜性特异性与复制依赖微管
PCV3具有特异的组织嗜性，在感染后会优先感染心、肺、脑及肾脏等内脏组织，而这个特性可能与Cap蛋白受体结合域变异相关。体外培养实验证实，PCV3复制依赖细胞内微管聚合，使用微管抑制剂Nocodazole会剂量依赖性地降低病毒滴度和Cap蛋白表达。但研究也发现，即使在PK-15细胞中成功传代PCV3的病毒载量仍维持在103~104拷贝/μL的低水平，提示存在非复制依赖性致病机制[10]。
2.2.2. 免疫抑制
Th2细胞是体液免疫的关键调控者，其耗竭直接导致抗体应答延迟(感染后35天才出现弱阳性抗体)并抑制PBMCs增殖，形成免疫抑制状态。有研究通过单细胞转录组测序(scRNA-seq)分析发现了PCV3感染仔猪的外周血单个核细胞(PBMCs)，同时还发现Th2细胞比例从对照组的15.36%急剧降至0.1%，而其他T细胞亚群无显著变化[11]。此外，PCV3感染还会诱导脾脏IL-10升高3.2倍，进一步加剧免疫紊乱，由此可见，PCV3能够起到明显的免疫抑制作用，通过降低猪体的免疫力来提高其易感性。
2.2.3. 多系统病理损伤特征
尽管正常情况下的病猪体内的病毒载量低，但PCV3仍引发严重组织损伤，目前常见的表现主要包括了肺部表现为间质性肺炎伴肺泡壁增厚、心脏心肌纤维水肿、肾脏肾小球坏死，而脑组织检测同样能够检测到病毒抗原，进而提示PCV3可能具有较强的神经侵袭潜力[12]。这种“低载量高损伤”的矛盾现象明显地体现在了PCV3感染后，这可能与病毒诱导的过度炎症反应相关。
2.3. PCV4致病机制
PCV4作为最新发现的基因型，其致病机制的相关研究在2025年取得重大突破，实验团队首次实现体内外分离培养，明确了其多器官损伤与免疫激活特征[13]。
2.3.1. 组织分布与复制特性
PCV4具有最广泛的组织嗜性，可感染生猪心、肝、脾、肺、肾、脑等所有内脏器官，其中以肺组织病毒载量最高，其组织分离的病毒PK-15细胞疾病经过稳定传代15代后，序列同源性仍达99.94%，体外复制能力强于PCV3 (最高1.2 × 105拷贝/μL)。临床特征以腹泻和生长抑制为主要表现，病理损伤评分显著高于PCV2和PCV3 [14]。
2.3.2. 器官纤维化与炎症反应
PCV4的核心致病特征是诱导组织纤维，并以心肌纤维水肿最严重，伴心包积液和心脏纤维化；肺脏表现为间质性肺炎伴肺泡壁增厚；肾脏出现肾小管变性。分子机制上，PCV4感染后脑组织IFN-β显著上调6.5倍，提示I型干扰素通路的过度激活可能是纤维化的关键驱动因素，这与PCV2的免疫抑制形成鲜明对比。
2.3.3. 神经侵袭潜力与免疫应答特征
PCV4与PCV3类似，均能在脑组织中检出病毒，提示了被感染者有着神经致病性风险。免疫应答方面，PCV4不引发明显免疫抑制，而是通过诱导差异化细胞因子谱引发多系统炎症，其抗体产生峰值出现在感染后21~28天，与PCV3相近[15]。见表1。
Table 1. Comparative analysis and summary of the pathogenic mechanisms of PCV2, PCV3, and PCV4
表1. PCV2、PCV3、PCV4致病机制的比较与总结
特征 |
PCV2 |
PCV3 |
PCV4 |
核心致病模式 |
免疫抑制为主 |
多系统炎症 + 免疫紊乱 |
器官纤维化 + 急性损伤 |
组织嗜性 |
广泛(除外脑组织) |
心、肺、肾、脑 |
全器官覆盖(含脑组织) |
病毒载量(体内) |
最高(106拷贝/μL) |
最低(103~104拷贝/μL) |
中等(104~105拷贝/μL) |
关键免疫靶点 |
cGAS-STING通路
(Rep蛋白) |
Th2细胞亚群 |
IFN-β通路 |
特征病理变化 |
淋巴细胞减少、
器官坏死灶 |
肾小球坏死、
肺纤维化 |
心脏纤维化、
多器官出血 |
免疫逃逸策略 |
竞争性结合DNA，
抑制IFN-I产生 |
耗竭Th2细胞，
延迟抗体应答 |
过度激活炎症通路，
规避免疫清除 |
3. 分子流行病学
3.1. PCV2分子流行病学
PCV2的分子流行病学特征以基因型迭代更替为核心，并伴随疫苗压力下的局部变异与多基因型共存现象，其演化轨迹与养猪业防控实践密切相关，见表2。
Table 2. Comparative molecular epidemiological characteristics of PCV2, PCV3 and PCV4
表2. PCV2、PCV3、PCV4、PCV5分子流行病学特征比较
特征 |
PCV2 |
PCV3 |
PCV4 |
PCV5 |
优势基因型 |
PCV2d (73.1%) |
PCV3a、PCV3b (合计 > 95%) |
未明确(单一支系为主) |
未明确 |
全球流行程度 |
全球广泛流行 |
全球24国 + 地区
流行 |
主要在中国局部流行 |
我国华南地区 |
国内整体阳性率 |
低于23.42% (2024年) |
31.07% (2018~2022年) |
15%~20% (发病猪场) |
24.3%
(70个目标猪场) |
关键传播途径 |
水平传播为主，垂直传播为辅 |
精液传播、垂直传播、水平传播 |
推测为水平 + 垂直传播(未证实) |
未证实 |
遗传同源性(种内) |
不同基因型Cap蛋白同源率~90% |
毒株间同源率94.44%~100% |
已报道毒株同源率 > 99% |
与已知PCV家族氨基酸同源性最高仅26.2%和20.8% |
混合感染常见病原 |
猪瘟病毒、蓝耳病
病毒 |
PEDV、PPV7 |
多种猪病原(未明确
优势组合) |
未明确 |
疫苗防控现状 |
商品化疫苗有效，
交叉保护良好 |
无商品化疫苗，候选疫苗临床评估中 |
无疫苗，无交叉保护 |
无疫苗，无交叉保护 |
3.1.1. 基因型演化与全球流行格局
目前PCV2已鉴定出PCV2a、PCV2b、PCV2d、PCV2e等多个亚基因型，全球范围内经历两次关键基因型转变：第一次是在2000年之前，PCV2a为全球优势基因型；第二次在2002年后，PCV2b逐步取代PCV2a成为主导毒株；第三次自2009年起，PCV2d开始快速传播，目前已成为全球绝对优势基因型[16]。
根据最新流调数据显示，2023~2024年中国在田间分离的52株PCV2中，PCV2d检出率高达73.1%，并呈现全国性扩散趋势[17]；PCV2a在部分地区仍有零星流行，PCV2b流行比例显著下降；PCV2e目前在国内极为罕见，仅在新疆地区有单一报道。但是在全球范围内，PCV2d同样占据主导地位，在欧洲、美洲及东南亚地区的检出率均超过60%，可见其具有极强的传播适应性[18]。
3.1.2. 关键变异区域与疫苗交叉保护关联
PCV2的基因型划分主要基于ORF2基因(编码Cap蛋白)的序列差异，该区域作为主要抗原表位编码区，其变异直接影响疫苗交叉保护效果。研究发现，PCV2d与PCV2b的Cap蛋白氨基酸同源性约为90%，虽存在关键抗原位点变异，但现有商品化PCV2疫苗仍能提供一定交叉保护，这也是PCV2整体阳性率维持在较低水平的重要原因[19]。然而，目前已经在局部地区发现PCV2d的Cap蛋白特定位点突变株，其免疫逃逸能力增强，提示需持续监测抗原变异动态。
3.1.3. 传播途径与流行特征
PCV2的传播途径以水平传播为主，垂直传播为辅；水平传播通过粪尿、唾液、鼻液等分泌物扩散，感染猪在发病后1~5天即可排毒，3周达到排毒高峰，部分猪只排毒期长达209天；垂直传播通过精液和胎盘实现，种猪阳性率显著高于育肥猪和断奶仔猪，血清阳性率普遍超过40%。此外，PCV2易与猪瘟病毒、蓝耳病病毒、猪细小病毒等形成混合感染，加重临床症状与经济损失。
3.2. PCV3的分子流行病学
PCV3自2016年首次报道以来凭借多元传播途径与强适应性，已发展为全球养猪业的主要威胁，其分子流行病学特征呈现高阳性率、广分布、多亚型的特点。
3.2.1. 基因型分类与遗传多样性
PCV3基因组全长约2000nt，包含3个开放性阅读框(ORF1, ORF2, ORF3)，其中ORF1编码保守的Rep蛋白，ORF2编码变异较大的Cap蛋白，ORF3功能尚不明确。基于全基因组序列分析，PCV3可分为PCV3a、PCV3b、PCV3c三个主要进化群。目前在国内流行毒株以PCV3a、PCV3b为主，两者合计占比超过95%；而PCV3c在全球范围内检出率较低，主要集中在欧洲部分地区[20]。遗传进化分析也显示，PCV3与PCV1、PCV2的基因组核苷酸同源性仅为37%左右，与中国蝙蝠圆环病毒同源性为54%，且存在两个重组区域，提示其可能起源于蝙蝠圆环病毒的重组演化。国内外PCV3毒株的核苷酸同源性较高(94.44%~100%)，变异程度显著低于PCV2，提示了两者之间较近的演化起源。
3.2.2. 全球流行分布与阳性率特征
PCV3已在全球超24个国家和地区被报道，包括美国、中国、德国、巴西、日本等，呈现出世界流行性特征。相关回顾性研究表明，巴西1967年采集的病料中已检出PCV3，提示该病毒可能长期潜伏于猪群中，近年来才因检测技术进步被广泛发现[21]。而国内流行数据显示，2018~2022年全国17个省市2707份样品的整体阳性率达31.07%，省份间阳性率差异显著(7.41%~70%) [22]；2024年金宇生物实验室对2079份猪场病料的检测显示，PCV3病原阳性率高达23.42%，已超过同期PCV2阳性率；高风险群体中，外引公猪PCV3阳性率高达55%，妊娠母猪阳性率接近60%，这也成为了病毒传播的核心传染源[23]。
3.2.3. 传播途径与临床关联
PCV3的传播途径呈现多元性，其传播媒介包括唾液、鼻腔分泌物、粪便、初乳及公猪精液等，其中精液传播与垂直传播是其快速扩散的关键途径：公猪精液中的PCV3可直接感染妊娠母猪，导致流产、死胎等繁殖障碍，新生仔猪通过初乳获得感染。临床流行特征显示[24]，PCV3感染与母猪繁殖障碍、仔猪腹泻、断奶仔猪多系统衰竭综合征(PMWS)密切相关，且常与猪流行性腹泻病毒(PEDV)、猪细小病毒7型(PPV7)等形成混合感染，其中PPV7阳性样本中PCV3拷贝数显著升高，提示混合感染可能促进PCV3复制。
3.3. PCV4的分子流行病学
PCV4是在2019年由湖南大学团队首次报道，作为一种新发现的基因型其分子流行病学研究仍处于起步阶段，但已明确其独特的遗传背景与潜在流行风险。
3.3.1. 基因组特征与遗传起源
PCV4基因组大小为1770个核苷酸，是目前已知PCV家族中基因组最小的成员。其遗传特征呈现显著独特性：与PCV1、PCV2、PCV3的基因组同源性仅为43.2%~51.5%，而与水貂腹泻圆环病毒的同源性最高(66.9%)，提示其可能起源于非猪源圆环病毒的跨物种传播[25]。目前PCV4的基因型分类尚未形成统一标准，已报道毒株的序列同源性较高，但是还没有发现明显的遗传分支差异[12]。
3.3.2. 流行分布与检测现状
PCV4的流行范围目前主要集中在中国，已在湖南、广东、江西等多个省份的病猪样本中检出，主要感染表现为严重临床症状(如腹泻、生长抑制、多器官损伤)的猪只，且常与其他猪病原混合感染。由于发现时间较短，全球范围内尚未有明确的PCV4流行报道，但其跨物种传播潜力与扩散风险已引起广泛关注。现有检测数据显示，PCV4的阳性率显著低于PCV2和PCV3，但在特定发病猪场中的检出率可达15%~20%，且感染猪的病理损伤评分显著高于PCV2和PCV3感染病例，提示其较强的致病性与潜在流行威胁[26]。
3.3.3. 传播途径推测与研究不足
目前关于PCV4传播途径的研究尚未明确，但有研究在基于PCV家族共性及临床案例推测，PCV4可能是通过水平传播(粪尿、呼吸道分泌物)和垂直传播(精液、胎盘)扩散[27]。由于PCV4与其他PCV基因型的同源性极低，现有PCV2疫苗对其无交叉保护作用，且缺乏特异性检测方法的普及，导致其实际流行范围可能被低估，亟需开展大规模流调与传播机制研究。
3.4. PCV5的分子流行病学
PCV5是在2025年由华南农业大学动物科学学院团队首次报道，作为一种最新发现的基因型其分子流行病学研究目前还处于探索阶段。
3.4.1. 基因组特征与遗传起源
PCV5 Rep蛋白具备CRESS DNA病毒典型的核酸内切酶、寡聚化及解旋酶结构域，且具有ATP酶活性；病毒颗粒为无包膜二十面体，直径约20 nm，截短的Cap蛋白可自组装成病毒样颗粒。该病毒Rep和Cap蛋白的氨基酸序列与已知四种PCV同源性极低(Rep与PCV2最高同源性26.2%，Cap与PCV4最高同源性20.8%)，但进一步研究发现，该病毒聚类于圆环病毒科之外，与海狗面部相关环状DNA病毒(FSfaCV)关系最密切[5]。
3.4.2. 流行分布与检测现状
南农业大学动物科学学院团队对我国南方5个省的70个猪场进行采样调查发现，24.3% (17/70)的猪场PCV5检测呈阳性，表明PCV5在中国南方广泛流行。存在PCV5感染问题的17个猪场血清学调查显示66.84%的猪群存在PCV5抗体，其中母猪阳性率高达71.37%。PCV5可广泛感染多个器官，包括心脏、肝、脾、肺、肾、脑及肠道，可穿过血脑屏障，病猪表现为呼吸道、腹泻和繁殖障碍疾病，且病毒拷贝数与疾病严重程度密切相关，回肠损伤最显著。
3.5. PCV2与PCV3/4宿主适应性的分子差异及流行范围差异解析
PCV2能够在全球范围内广泛流行，但是PCV3、PCV4、PCV5的流行范围相对局限，这一差异的主要原因在于三者在宿主适应性相关分子机制上的显著不同，这种差异具体体现在病毒与宿主细胞的相互作用、免疫逃逸能力及基因组稳定性等分子层面。
首先，在病毒侵入宿主细胞的分子机制方面，PCV2的Cap蛋白能够特异性识别宿主细胞表面的硫酸乙酰肝素(Heparan Sulfate, HS)和整合素β1 (Integrin β1)作为受体，其中Cap蛋白Loop 1区域的130~150aa是HS结合的关键位点，该区域在PCV2各基因型中高度保守，确保了PCV2能够高效结合不同品种猪群的宿主细胞，因此PCV2与宿主细胞表面受体的结合效率更高。相比之下，PCV3的Cap蛋白虽然也能结合HS，但结合亲和力仅为PCV2的60%~70%，且其受体结合区域(110~130aa)存在较多变异位点，导致其对部分猪群宿主细胞的侵入效率较低；PCV4的受体结合机制尚未完全明确，但初步研究表明其Cap蛋白与HS的结合能力更弱，且可能依赖于其他特异性受体，限制了其宿主范围的扩大[28]。
在免疫逃逸能力的分子基础方面，PCV2具有更高效的免疫抑制介导机制，在感染宿主后，其Rep蛋白能够通过抑制宿主细胞的IFN-β信号通路阻断宿主的天然免疫应答。同时Cap蛋白能够诱导宿主树突状细胞(DC)的成熟障碍，降低抗原呈递效率，抑制适应性免疫应答的启动。这些分子机制使PCV2能够在宿主免疫系统中快速建立感染，且不易被清除。而PCV3对IFN-β信号通路的抑制能力较弱，其Cap蛋白对DC细胞成熟的影响也显著低于PCV2。PCV4虽然也能抑制IFN-β的产生，但抑制效率仅为PCV2的50%左右，且其诱导的免疫抑制持续时间较短，导致宿主能够更快启动免疫应答清除病毒，因此限制了其大规模流行。
再者在基因组稳定性与变异适应性方面，PCV2的基因组具有更强的变异灵活性和稳定性平衡。PCV2的Cap基因虽然存在较高的变异率，但核心功能区域(如受体结合区、免疫表位区)的变异能够精准适应免疫压力，同时保持病毒的基本复制功能；而PCV3的Cap基因变异率过高(是PCV2的1.2~1.5倍)，导致部分变异毒株的Cap蛋白无法正常折叠和组装，影响病毒的感染力；PCV4的基因组则相对保守，但保守的基因组限制了其对不同宿主环境的适应性调整，使其难以在不同养殖模式、不同品种猪群中广泛传播。
在病毒与宿主细胞代谢的适配性方面，PCV2能够更高效地利用宿主细胞的代谢资源进行复制。PCV2的Rep蛋白能够与宿主细胞的DNA聚合酶δ、增殖细胞核抗原(PCNA)等复制相关蛋白高效结合，hijack宿主的DNA复制系统，在宿主细胞的整个细胞周期中都能进行高效复制；而PCV3、PCV4与宿主复制相关蛋白的结合效率较低，仅能在宿主细胞的S期进行复制，限制了其在宿主细胞内的增殖效率和病毒产量[29]。
4. 疫苗防控
目前疫苗防控在PCVD防控过程中有着重要的作用，但也有着诸多的不足之处，如目前我国仅有PCV2疫苗实现商业化生产，而PCV3和PCV4疫苗研发存在着诸多难点，PCV5目前致病机制还尚不明确，疫苗研究还处于未探索阶段：这些疫苗与PCV2基因组同源性低(<70%)、现有PCV2疫苗交叉保护率 < 30%；另外，现阶段全球在研PCV3疫苗约12种，均处于临床试验阶段。PCV2疫苗的防控效果与技术路线、抗原毒株匹配度、佐剂类型密切相关，尤其是针对当前优势流行毒株PCV2d的交叉保护能力，已成为评估疫苗有效性的关键指标[30]。见表3。
Table 3. Characteristics and cross-protection of PCV2 vaccine
表3. PCV2疫苗特征及交叉保护作用
疫苗 |
抗原毒株 |
常见佐剂 |
交叉保护效率 |
备注 |
全病毒灭活疫苗 |
CV2a、PCV2b、
部分PCV2d |
矿物油佐剂(轻石蜡油、白油)、铝佐剂、二乙烯亚胺(BEI)灭活配套佐剂 |
基于PCV2a的灭活疫苗：对PCV2b交叉保护率约70%~85%，对PCV2d交叉保护率较低，多数报道为55%~70%，仅部分高抗原含量疫苗可达到80%以上； 基于PCV2b的灭活疫苗：对PCV2d交叉保护率约75%~88%，显著优于PCV2a源灭活疫苗； 3. 基于PCV2d的灭活疫苗：对同源毒株保护率可达90%以上，对PCV2a、PCV2b也可实现85%以上的交叉保护。 |
传统疫苗多基于PCV2a、PCV2b研发，随着PCV2d流行，部分企业已推出PCV2d源灭活疫苗。 |
亚单位疫苗 |
PCV2a、PCV2b、PCV2d (ORF2
基因重组表达) |
矿物油佐剂、水包油佐剂、CpG寡核苷酸佐剂 |
主流PCV2a/2b亚单位疫苗：对PCV2d交叉保护率普遍在80%~90%，优于同毒株来源的灭活疫苗； 2. PCV2d亚单位疫苗：对同源毒株保护率≥92%，对PCV2a、PCV2b交叉保护率可达88%~95%，免疫后病毒血症持续时间缩短60%以上，排毒量降低75%以上。 |
Cap蛋白为核心免疫原，重组表达工艺可精准调控抗原活性，交叉保护范围较广。 |
载体疫苗(重组活
载体/嵌合载体) |
PCV2a-ORF2、PCV2b-ORF2、PCV2d-ORF2 |
痘病毒载体自带免疫增强序列、角鲨烷–硫酰胺–环糊精佐剂、无佐剂(载体自身免疫原性较强) |
痘病毒载体疫苗(PCV2a-ORF2)：对PCV2d交叉保护率85%~90%，可同时激发体液免疫和细胞免疫； 2. PCV1-2a嵌合载体疫苗：对PCV2d交叉保护率82%~88%，对PCV2a、PCV2b保护率 ≥ 90%； 3. 腺病毒载体PCV2d疫苗：同源保护率≥ 93%，对其他基因型交叉保护率85%以上。 |
载体系统可增强抗原呈递效率，交叉保护能力受载体类型和插入抗原序列完整性影响。 |
4.1. PCV2弱毒疫苗
PCV2弱毒疫苗也被称为减毒活疫苗，其是利用基因工程减毒、细胞传代致弱等特殊的生物学工艺将PCV2病毒的毒力大大降低，但仍然具备免疫原性制备的疫苗。PCV2弱毒疫苗在注射后能够快速激活机体的细胞免疫，在对抗PCV2这种在细胞内复制的病毒时，能够起到良好的保护作用。但弱毒疫苗由于毒力返祖率高、免疫抑制状态下致病性增强等稳定性问题以及缺乏国际公认的毒力标记物等评价体系缺陷，导致其商业化进程受阻。Fenaux M等[31]通过对原始毒株PCY2a进行连续细胞传代，筛选出两个关键突变位点C328G与A57JC。其中，C328G突变引起核定位信号改变，从而提升病毒装配效率；而A57JC突变则降低复制酶相关通路(Repl)的接触活性，导致基因组复制能力下降。最终，该突变株表现出显著的生物学表型变化：病毒滴度提高10倍，同时病毒血征降低67%，病理损伤减少40%。这些结果表明，该传代演化株在增强体外复制能力的同时，显著减弱了其体内致病性。因此，这种“高复制–低致病”表型的突变毒株可作为潜在的疫苗候选株进行后续评估，包括免疫保护力实验、遗传稳定性验证及临床前安全性测试。
4.2. PCV2灭活疫苗
PCV2灭活疫苗是利用化学或物理方法完整的PCV2病毒彻底灭活，使其完全丧失复制和致病能力，但其保留病毒完整或主要的抗原结构，再配合高效佐剂而制成的疫苗。相对于弱毒疫苗而言，PCV2灭活疫苗由于经过完全灭活处理，无病毒复活风险和水平传播风险，因此安全性更高[32]。另外，PCV2灭活疫苗不会受到母源抗体干扰，抗体有效期可达4个月以上，且在2℃至8℃保存期达24个月，具有较好的稳定性，目前国内外已成为规模化猪场的首选PVC2疫苗。
4.3. PCV2基因工程疫苗
PCV2基因工程疫苗是利用基因重组技术在体外系统中大量生产PCV2的关键抗原蛋白，再辅以专用佐剂制成的疫苗。PCV2基因工程疫苗不属于传统的弱毒或灭活疫苗，是一个更先进的技术类别。
① PCV病毒样颗粒亚单位疫苗
目前市场上成功的PCV2基因工程疫苗主要是病毒样颗粒亚单位疫苗，其是通过特定表达系统和自组装病毒样颗粒设计得到。Xi等[33]对目标抗原ORF2基因进行密码子优化，随后利用大肠杆菌表达系统在低温诱导条件下高效表达重组蛋白；经离子交换层析纯化后，重组蛋白在体外自组装形成病毒样颗粒(VLPs)。该VLP疫苗在免疫评价中显示高效价中和抗体反应(效价1:1024)，攻毒实验保护率达89%，表明其具备良好的免疫原性与保护效力，可作为候选疫苗进一步开发。
② PCV2重组载体疫苗
PCV2重组载体疫苗是利用基因工程技术以弱毒或无毒病原微生物为表达载体，对其导入外源抗原基因，输入机体在体内表达出免疫原性蛋白，从而刺激机体产生特异性免疫应答反应。常见的载体疫苗技术平台见表4。
其中，腺病毒活载体具有宿主范围广、插入外源基因能力强、高效表达外源基因等特点。相对于传统灭活疫苗而言，腺病毒载体疫苗的抗体产生可提前7天，因此能够更快确保生猪获得免疫能力。同时腺病毒载体疫苗记忆T细胞数量多2.4倍，免疫效果更加理想。另外，相比灭活疫苗，腺病毒载体疫苗的生产成本降低约45%，使该疫苗更加具有良好的性价比。LI D等[34]通过肌注免疫腺病毒活载体疫苗(表达VI型出血热A抗原)后，第14天可诱导中和抗体效价达1:256；攻毒后病毒载量维持在12.30 g (或相应检测单位)，且淋巴组织病变减少82%。结果表明，该腺病毒活载体疫苗能有效激发体液免疫应答，并显著降低攻毒后的病毒复制与组织病理损伤，保护力优于商业灭活疫苗PCV2 SH株，具备良好的免疫保护效果。
Table 4. Comparison of vector vaccine technology platforms [5] [34]
表4. 载体疫苗技术平台比较[5] [34]
载体类型 |
代表研究团队 |
插入容量 |
免疫应答特点 |
安全等级 |
商业化进展 |
腺病毒 |
Li et al. |
8 kb |
强细胞免疫
(IFN-γ↑3倍) |
BSL-2 |
临床III期 |
伪狂犬病毒 |
郭晓庆团队[36] |
30 kb |
黏膜免疫
(sIgA↑5倍) |
低 |
田间试验阶段 |
杆状病毒 |
He et al. [37] |
15 kb |
体液免疫
(中和抗体1:1024) |
中 |
家蚕系统产业化 |
③ PCV2核酸疫苗
PCV2核酸疫苗是将PCV2 ORF2基因导入真核表达载体构建重组质粒，再将质粒注射到宿主细胞通过宿主细胞的表达系统表达出Cap蛋白，而后该蛋白刺激机体产生特定的体液免疫和细胞免疫，最终达到预防和治疗疾病的目的。Sylla S等[35]利用pEGFP-N1载体构建PCV2基因重组疫苗并对免疫小鼠进行攻毒实验，结果显示，核酸疫苗的中和抗体、细胞免疫关键因子(IFN-γ)、病毒清除时间、淋巴滤泡形成等指标水平均明显优于灭活疫苗(P < 0.05)。
④ PCV1-2嵌合疫苗。
嵌合疫苗是将两种或多种病原体的基因组或片段通过基因工程技术进行连接或替换，形成的重组基因能够表达两种或多种病原体抗原，而后再通过传统方法设计和制造灭活疫苗、弱毒疫苗和亚单位疫苗。该疫苗基于PCV1基因组构建感染性克隆，保留其非致病性相关基因(ORF1与ORF3)，同时将PCV2的保护性抗原基因ORF2替换PCV1的对应ORF2区域，通过体外拯救获得PCV1/PCV2嵌合病毒[36]。PCV1-2嵌合疫苗由于复制骨架是非致病性的PCV1，因此疫苗病毒本身致病风险极低，比传统的PCV2弱毒苗而言应用会更加安全。另外，PCV1-2嵌合疫苗作为活病毒疫苗能在机体内复制，进而模拟自然感染，快速、安全地激发强大的体液免疫和细胞免疫，这对清除病毒至关重要。但由于接种疫苗后，猪只会产生针对PCV2 Cap蛋白的抗体，与自然感染难以通过常规血清学方法区分，因此并不利于进行PCV2的净化和监测。
⑤ PCV2联合疫苗
联用疫苗是通过联合、混合或同时施用两种或两种以上的疫苗抗原，从而达到多种疾病的预防目的而免疫接种的疫苗[37]，不同联合疫苗分类及技术特征见表5。
Table 5. Classification and technical characteristics of combined vaccines
表5. 联合疫苗分类与技术特征
类型 |
代表产品 |
抗原组合方式 |
佐剂系统 |
免疫程序 |
二联灭活苗 |
圆支二联(PCV2 + Mhp) |
分别培养后混合 |
双相油佐剂 |
仔猪14日龄肌注2 ml |
二联亚单位 |
圆副支三联(PCV2 + Hps) |
杆状病毒共表达 |
纳米铝胶 |
母猪产前4周 + 仔猪3周龄 |
载体联苗 |
PCV2-PRRSV活载体 |
伪狂犬病毒表达
PCV2 Cap |
无佐剂 |
1日龄鼻腔接种 |
4.4. PCV3、PCV4疫苗研发
随着近年来PCV3在全球养猪业的广泛流行及PCV4致病性的逐步明确，二者已成为继PCV2之后威胁猪群健康的重要病原。PCV3、PCV4与PCV2同属圆环病毒科，都有着“以Cap蛋白为核心免疫原”的共性特征，但两者也存在基因序列差异、致病机制尚未完全明确等独特性，因此两者疫苗研发需在借鉴PCV2成熟经验的基础上针对自身特性开展精准设计。
4.4.1. PCV3、PCV4疫苗研发分析
Cap蛋白是PCV3、PCV4唯一的结构蛋白，也是激发机体特异性免疫应答的核心靶点，其表面暴露的线性表位与构象表位直接决定疫苗的免疫保护效果。因此，基于生物信息学的表位解析与精准筛选是PCV3、PCV4疫苗研发的核心前提。在表位筛选技术路径上需要整合多维度生物信息学工具开展系统性分析，一方面可采用DNAstar、MEGA等软件对全球已公布的PCV3 (3a、3b亚群)、PCV4毒株Cap基因序列进行同源性比对，明确保守区域与变异热点，优先选择保守区域作为表位筛选范围，以保障疫苗的广谱性[38]。另一方面可通过ExPASy ProtScale、Emini表面可及性分析等工具，筛选Cap蛋白的亲水区、高表面可及性区域，此类区域更易被免疫系统识别，是潜在B细胞表位的核心来源。三是借助IEDB数据库等平台预测MHC-I、MHC-II结合的T细胞表位，确保疫苗可同时激发体液免疫与细胞免疫，形成全面的免疫保护；四是通过SWISS-MODEL构建Cap蛋白三维结构模型，定位构象表位的空间位置，避免因空间结构掩盖导致表位无法被有效识别，同时为表位改造提供结构基础。
4.4.2. PCV疫苗研发方向
结合PCV2疫苗研发较为成熟的经验及PCV3、PCV4的生物学特性，亚单位疫苗、病毒样颗粒(VLP)疫苗、嵌合疫苗成为了现阶段最具可行性的三大技术路线。亚单位疫苗凭借安全性高、工艺成熟、可精准调控抗原活性等优势成为PCV3、PCV4疫苗研发的优先选择。在表达系统选型上，可采用原核表达系统与真核表达系统并行验证。同时搭配高效佐剂提升免疫效果，建议优先选择CpG寡核苷酸佐剂、水包油佐剂等，此类佐剂可有效激活树突状细胞，增强体液免疫与细胞免疫应答[39]。
VLP疫苗因结构与天然病毒粒子相似、免疫原性强、无核酸成分安全性极佳等特点，是PCV3、PCV4疫苗研发的重要方向。VLP的构建依赖Cap蛋白的自我组装能力，目前基于杆状病毒表达系统的PCV3 VLP已成功构建，电镜下可观察到直径约17 nm的典型二十面体颗粒，免疫猪群后可产生强效中和抗体，对病毒攻击的保护率达85%以上。对于PCV4 VLP的研发，需重点验证其Cap蛋白的自我组装能力，可通过在Cap基因末端添加信号肽序列、优化表达条件等方式提升组装效率。此外，VLP疫苗可通过表面展示技术加载其他表位，为开发多价疫苗提供可能。
嵌合疫苗则适合利用现有安全载体实现快速研发，建议采用PCV1 (无致病性)作为载体构建嵌合疫苗。PCV1与PCV3、PCV4基因组同源性较高，且无致病性，将PCV3或PCV4的Cap基因插入PCV1基因组，可构建PCV1-PCV3、PCV1-PCV4嵌合病毒，既保留载体的复制能力与免疫增强特性，又能表达目标抗原。目前PCV1-PCV3嵌合疫苗已进入实验室阶段，初步结果显示其可诱导猪群产生特异性抗体，且无明显毒副作用。此外，痘病毒、腺病毒等载体也可作为补充选择，此类载体可激发全面的免疫应答，但需关注载体的免疫原性干扰问题。
5. 讨论
猪圆环病毒主要由PCV2和PCV3、PCV4、PCV5感染所引起，给全球养猪业造成了巨大的经济损失，因此，预防及控制PCV感染是关键。尽管PCV研究已取得长足进展，但仍面临诸多挑战，未来需推动多学科交叉融合，促进产学研深度融合，进一步提升猪圆环病毒病的防控能力。研究重点应集中在以下4个方向：1) 开展病原生态学研究，建立全国性的病毒监控体系；2) 深入探究病毒与宿主的互作机制，利用多组学分析病毒的免疫逃逸机制，挖掘新的免疫逃逸靶点；3) 研发新型疫苗与药物，如纳米级疫苗、多功能联合疫苗及靶向自噬的创新药物；4) 实现精准防控，根据不同猪场的实际情况制定个性化防控方案，并应用大数据等技术开展智能化管理。
NOTES
*通讯作者。