畜禽重大疫病防控的关键科学问题_王臣.pdf

中国科学基金 年科学论坛畜禽重大疫病防控的关键科学问题王臣曹胜波肖少波郝海红冯雪莲任红艳国家自然科学基金委员会 生命科学部，北京 华中农业大学，武汉 收稿日期：；修回日期：本文根据第 期“双清论坛”内容整理。通信作者，：摘要畜禽重大疫病不仅严重危害养殖业健康发展，而且还威胁着公共卫生安全与人民健康。基于第 期“双清论坛”，本文阐述了非洲猪瘟和新冠肺炎疫情下，我国畜禽重大疫病防控的重大需求及面临的挑战，回顾了近年来畜禽重大疫病研究领域的重要进展，凝炼了该领域未来需要解决的关键科学问题，探讨了本领域未来科学基金资助战略。关键词兽医；畜禽重大疫病；人兽共患病；防控；进展；科学问题畜牧业是我国农业的支柱产业，畜牧业的安全生产关系着国家粮食安全与人民健康。尽管我国是世界畜禽生产和消费第一大国，但养殖业效益不及世界平均水平，畜禽发病率和死亡率远高于发达国家。畜禽疫病已成为制约我国养殖产业健康发展的关键因素。年非洲猪瘟疫情在我国发生以来，生猪产业遭受灾难性打击。年至今，新冠肺炎疫情在全球肆虐，已造成大约 万人感染，万人死亡（截至 年 月 日）。其病原新冠肺 炎 病 毒（）已 被 世 界 卫 生 组 织（，）确 定 为 动 物来源。该病是继 年 和 年 之后，动物冠状病毒又一次给全球公共卫生造成巨大危害的 重 大 事 件，人 兽 共 患 病 防 控 的 危 机 空 前加剧。在此背景下，年 月 日，国家自然科学基金委员会生命科学部、医学科学部、政策局联合召开了主题为“畜禽重大疫病防控的关键科学问题”的第 期双清论坛，来自国内 个单位的 名专家学者应邀参加了本次论坛。与会专家对我国畜禽重大疫病防控面临的形势与挑战、重要研究进展、未来研究方向等问题进行了梳理，并提出了任红艳研究员，博士，现任国家自然科学基金委员会生命科学部农业动物科学处处长。王臣教授，博士，现任国家自然科学基金委员会生命科学部农业动物科学处兽医学项目主任。相关领域的国家自然科学基金资助战略。畜禽疫病防控的重大需求与面临挑战 畜禽疫病防控的重大需求畜禽疫病防控是保障畜牧业健康发展的基石。我国确证发生的动物疫病已超过 种，其中 余种长期流行，平均每年给畜牧业造成的直接和间接经济损 失 超 过 亿 元。年 我 国 暴 发 流感疫情，造成了 多亿元的经济损失；年月非洲猪瘟传入我国，造成生猪出栏骤减、猪肉供应短缺、猪肉价格飙升，并带动食品价格和物价指数（，）的全面上DOI:10.16262/ki.1000-8217.20230217.001第 卷第期王臣等：畜禽重大疫病防控的关键科学问题 涨，给人民生活和社会稳定带来巨大冲击。畜禽疫病防控是公共卫生安全和人民健康的重要保障。世界动物卫生组织（，）最新统计数据表明：人类 的传染病为人兽共患病，新发传染病中 来源于动物。新冠肺炎、禽流感、甲型 流感、布鲁菌病（布病）、结核病、狂犬病、弓形虫病等人兽共患病在我国的发生和流行，不仅造成重大经济损失，而且严重威胁公共卫生安全和人民健康。提高人兽共患病源头防控水平，是保障公共卫生安全和人民健康的重大需求。我国畜禽疫病防控科学研究面临的挑战老病未除、新病不断的挑战。在免疫压力或抗生素滥用的影响下，一些老的传染病出现新病型、病原出现新变异，如动物结核分枝杆菌、布鲁菌、猪繁殖与呼吸综合征病毒、猪流行性腹泻病毒、猪伪狂犬病病毒等出现变异株或耐药株。同时，新病原也正以前所未有的速度持续出现，如 流感病毒、鸭坦布苏病毒、口蹄疫病毒新亚型、猪丁型（）冠状病毒、猪圆环病毒型、猪塞内卡病毒等畜禽新发传染病病原。在老病未除、新病不断的情况下，多病原共感染、继发感染也已成为普遍现象，疫病的发生、传播、流行与致病变得日趋复杂，对我国畜禽疫病防控的科学研究提出了严峻挑战。外来疫病传入风险加剧的挑战。我国接壤国家多、边境线长，周边国家畜禽疫情复杂，畜禽及畜禽产品走私又时有发生，外来动物疫病防堵工作难度巨大。国家中长期动物疫病防治规划（年）列出了重点防范的 种外来疫病，已经有种疫病（小反刍兽疫、非洲猪瘟、亚型禽流感和西尼罗河热）传入我国。同时，一些重大疫病虽暂未传入，但传入风险不断加剧。如：年我国出现了首例裂谷热输入病例，尼帕病毒脑炎已在马来西亚、印度等国发生，非洲马瘟 年已传至泰国。加强前瞻性研究，防患于未然，已成为防控外来、新发与突发疫病的当务之急。畜禽重大疫病防控科学研究的重要进展 重要人兽共患病传播机制与源头防控人兽共患病的病原种类繁多，主要包括细菌、病毒、寄生虫三大类。近 年来，、禽流感、甲型 流感、流感、新冠肺炎等新发人兽共患病在我国相继发生，而布病、结核病、链球菌病、沙门菌病、狂犬病、乙型脑炎、包虫病、弓形虫病、隐孢子虫病等人兽共患病仍在流行，防控形势严峻。绝大多数人兽共患病病原的源头在动物，宿主众多，而且可在不同种属动物与人之间传播，因此，病原的传播尤其是跨种传播机制，是人兽共患病研究领域最重要的关键科学问题，也是人兽共患病源头防控的重要理论基础。重要人兽共患胞内菌的流行传播与免疫机制结核分枝杆菌、布鲁菌、沙门菌、产单核细胞李氏杆菌等是严重危害我国养殖业和人民健康的人兽共患胞内菌。诱导免疫抑制是结核分枝杆菌感染的典型特征，也是研究的难点。近年来，研究发现：结核分枝杆菌可利用自身 、蛋白调控宿主信号蛋白 通路、通路，抑制免疫应答；结核分枝杆菌感染后诱导肺泡巨噬细胞产生 ，通过调控宿主 细胞反应和对肉芽肿巨噬细胞的重编程来操纵宿主的先天免疫应答和获得性免疫应答；结核分枝杆菌分泌蛋白和膜蛋白与宿主免疫相关蛋白的全局互作网络得到解析。未来，随着更深层面解释结核分枝杆菌免疫调控机制和致病机制，将为结核病新型疫苗、诊断及新药研发的突破带来希望。动物布病是国家重点防控的人兽共患病。该病主要导致人和动物的流产、不孕不育。研究表明布鲁氏菌含有条染色体，不分泌外毒素，也没有荚膜、质粒、毒力岛、菌毛、纤毛等典型的毒力因子。近年来研究人员阐明了部分四型分泌系统效应蛋白的功能，并发现其脂多糖不具有典型的病原相关分子模 式（，），不能激活宿主的天然免疫。目前，关于该菌条染色体互作、脂多糖合成、细胞内复制微环境塑造、逃逸宿主细胞早期监视、炎症反应等机制机理研究尚待深入，人用疫苗尚未问世，兽用弱毒疫苗的安全性还有待提高。产单核细胞李氏杆菌和沙门菌是养殖过程中常见、常发的兼性胞内菌。近年来，我国学者从发病羊中分离鉴定了超强毒力产单核细胞李氏杆菌菌株，并发现该菌种为李氏杆菌属两个致病种自然重组后的新现菌株，构成了新遗传进化亚谱系 。该菌株所携带的毒力岛能增强其在宿主肠道中的定植，所独有的半乳糖修饰的壁磷壁酸能显著提高其对宿主的侵袭致病能力。沙门菌方面的研究表明，我国规模化鸡场以肠炎沙门菌或肠炎鸡白痢沙门菌混合感染为主。鸡白痢沙门菌的流行呈现新特 中国科学基金 年点，易感日龄增加，临诊病型多样，关节炎的临床病例呈多发趋势，地方品种及散养鸡的阳性率仍较高。鸡白痢沙门菌特有的 基因，能抑制宿主 应答。未来需要继续加强李氏杆菌、沙门菌在不同动物、环境、人及食品加工链条中传播、流行、演化规律及防控技术研究，为科学防控与源头阻断提供理论依据。重要人兽共患病毒的传播机制与源头防控 年 流感疫情在我国暴发以来，共导致 多人感染，近 人死亡（根据中国疾病预防控制中心的每年报告统计），养禽业遭受重大损失。我国科学家率先揭示了 年以来的 流感疫情的病毒来源，发现了 禽流感病毒由低致病性演化为高致病性的分子基础，揭示了其对人类宿主的适应机制。在此基础上，我国科学家研制出 禽流感疫苗，并得到了推广应用。疫苗使用后，不仅有效防控了家禽的 流感，而且从源头上彻底阻断了该病毒由禽向人的传播。这种从病毒演化、传播机制到疫苗研发的一体化研究堪称源头防控人兽共患病的成功典范。在猪流感病毒领域，我国科学家通过近十年的持续研究，发现人间流行的 流感病毒与猪群中流行的欧亚类禽谱系 猪流感病毒重排产生了一种 型猪流感病毒。该研究指出这种新型病毒具有形成人间流行的潜在风险，未来需要高度重视猪流感病毒的系统监测与预警，追踪病毒传播轨迹，从源头防控病毒的跨种传播。随着环境、气候的改变，蚊媒病毒病在全球发生频繁，流行区域不断扩大。蚊媒病毒传播中，蚊是独特的传播媒介，但人们对蚊及其传播病毒机制的认识有限。年，寨卡病毒在全球大流行，并导致了胎儿“小头症”、格林巴利综合征及男性睾丸炎等新症状的出现。随后，以寨卡病毒为代表的蚊媒病毒传播机制研究成为国际研究热点，并取得了重大突破。我国学者发现，寨卡病毒、乙型脑炎病毒等黄病毒 蛋白具有抑制蚊体内天然免疫的功能。年全球流行的寨卡病毒，其 蛋白 位氨基酸发生突变，导致 蛋白分泌能力增强，从而导致蚊的带毒率显著增加，增强了蚊传播寨卡病毒的能力，进而揭示了 年寨卡在全球大流行的一种可能机制，也为研究蚊媒病毒传播机制开辟了新思路。此外，针对寨卡病毒引发胎儿“小头症”等致病症状的现象，国内学者研究发现寨卡病毒具有靶向胎儿神经干细胞、损伤神经干细胞，影响胎儿神经发育的能力。进一步研究发现 年流行的寨卡毒株 基因的突变使其对神经干细胞损伤的能力显著增强，解释了 年寨卡病毒致病力增强的分子机制。虽然近年来蚊媒病毒传播机制取得重大进展，但蚊媒病毒对蚊种的选择机制、动物存储与传播蚊媒病毒的机制、蚊媒病毒的宿主嗜性等关键科学问题仍待深入阐明，回答这些科学问题，将有助于蚊媒病毒阻断与防控技术和产品的研发。年新冠肺炎疫情发生，其病原已被 确认为动物来源的新型冠状病毒。我国兽医研究人员发现了新冠肺炎病毒与穿山甲携带的冠状病毒具有较高的亲缘关系，提出了新冠肺炎病毒的一种来源可能；研究了犬、猫及多种家畜、家禽对新冠肺炎病毒的易感性，并证实了猫是新冠肺炎的易感动物；发现了水貂是最能模拟人感染新冠病毒的动物模型，揭示了水貂新冠病毒传播给人类背后的机理。新冠肺炎的发生，再次向全球发出高度关注动物冠状病毒的警醒。动物冠状病毒种类多样、感染宿主众多。畜禽养殖中，除了猪流行性腹泻病毒、猪传染性胃肠炎病毒、鸡传染性支气管炎病毒等常见、常发的动物冠状病毒外，一些新的动物冠状病毒不断出现。年猪丁型冠状病毒（）首次在美国俄亥俄州发现，现已在我国及全球 多个国家流行广泛发生。年 在 我 国 广 东 出 现 了 一 种 新 的 冠 状 病 毒（），导致大量的仔猪发病死亡。值得警惕的是，和 可能直接从蝙蝠或鸟类感染猪，且能感染人的原代或传代细胞，具有感染人的潜能。因此，未来需要强化动物冠状病毒跨种传播机制研究，加强对动物冠状病毒的监测，尤其 要 高 度 关 注 动 物 冠 状 病 毒 对 人 的 潜 在风险。重要人兽共患寄生虫病的传播与寄生机制弓形虫病、包虫病、隐孢子虫病等是危害我国人畜健康的主要寄生虫病。近年来，得益于基因组学与基因编辑技术的快速发展，包虫病主要病原细粒棘球绦虫和多房棘球绦虫、隐孢子虫等重要寄生虫的基因组序列得以解析和注释，重要基因的功能得以阐明，大 大 推 进 了 人 们 对 寄 生 虫 生 命 活 动 的认知。在隐孢子虫领域，我国学者通过对多个隐孢子虫虫种进行全基因组测序和比较基因组学分析，发现染 色 体 端 粒 区 多 基 因 家 族（胰 岛 素 降 解 酶、第 卷第期王臣等：畜禽重大疫病防控的关键科学问题 和粘蛋白）的成员拷贝数增加是虫种跨宿主传播和人兽共患的主要原因；利用所获基因组数据，建立了一系列针对新发和人兽共患隐孢子虫虫种的亚型分型工具，解析了多个新发虫种的人兽共患特征，并用于感染源和污染源的追踪；通过分子流行病学研究，揭示了我国家畜、宠物中隐孢子虫流行分布及遗传特征。这些研究为我国规模化养殖场隐孢子虫病防控提供了重要科学依据。随着 基因编辑技术的成功应用，以弓形虫为代表的寄生虫发育调控与寄生机制研究取得了重要突破。研究人员利用基因编辑和遗传改造 新 技 术，构 建 了 覆 盖 弓 形 虫 全 基 因 组 的 突变体库并评估了每个基因在虫体感染宿主细胞中的作用，发现了 对虫体分化发育以及 对有性生殖期基因表达的中枢调控作用；结合多组学数据构建了弓形虫全局代谢网络，初步揭示了