Репродуктивно-респираторный синдром свиней (РРСС, porcine reproductive and respiratory syndrome, PRRS), вызываемый вирусом РРСС (Betaarterivirus 1-го и 2-го типов), является одной из наиболее экономически значимых болезней свиней во многих странах мира: глобальный ущерб, связанный с данной инфекцией, оценивается более чем в 600 млн долларов США ежегодно. Впервые вспышки заболевания неизвестной этиологии были зарегистрированы в США и Западной Европе в конце 1980-х – начале 1990-х гг., несколько лет спустя превратившись в пандемию [1][2]. У свиноматок наблюдались репродуктивные нарушения в виде абортов, мумификации плодов, мертворождения либо рождения нежизнеспособного потомства; у растущих поросят – респираторные симптомы (одышка, кашель и лихорадка) [3]. В 1991 г. в Нидерландах и впоследствии в 1992 г. в США было установлено, что возбудителем заболевания является ранее неизвестный РНК-содержащий вирус; заболевание получило название «репродуктивно-респираторный синдром свиней» [4]. Ретроспективные исследования показали, что антитела к возбудителю РРСС были обнаружены еще до 1979 г. в Восточной Канаде и в середине 1980-х гг. в Айове [5], однако сами вирусы так и не были идентифицированы. Вероятно, в истории распространения возбудителя РРСС произошел ряд значимых эпизоотических событий, в связи с чем происхождение ряда штаммов, в частности из кластера, связанного со штаммом MN184 [6], вызывающих «острый РРСС», или «шторм абортов» [7], и некоторых высокопатогенных китайских штаммов, остается неизвестным [8]. В России первая вспышка РРСС была зафиксирована в 1991 г. при абортах у свиноматок в хозяйствах Курской области [9]. В 2007 г. во время вспышки РРСС в Иркутской области был выделен возбудитель американского генотипа (РРСС-2) [10].

Этиологическим агентом заболевания является вирус РРСС (ВРРСС), представляющий собой небольшой оболочечный одноцепочечный вирус с положительной полярностью РНК, относящийся к роду Betaarterivirus, семейству Arteriviridae, отряду Nidovirales [11]. Штаммы ВРРСС классифицируются как ВРРСС типа 1 (европейский генотип – EU-like) и ВРРСС типа 2 (североамериканский генотип – NA-like). Геном ВРРСС характеризуется высокой изменчивостью даже относительно других РНК-вирусов: из-за отсутствия корригирующей активности РНК-зависимой РНК-полимеразы он крайне подвержен мутациям и рекомбинациям, что приводит к появлению его новых изолятов во всем мире [12]. Имея длину около 14,9–15,5 т. п. н., вирусный геном содержит не менее 11 открытых рамок считывания (ORF) с 5’-кэпом и 3’-полиаденилированным хвостом [13]. Неструктурные белки (nsp 1–12), обладающие функциями протеазы, репликазы, регуляции экспрессии генов клетки-хозяина и ответственные за синтез вирусной РНК, кодируются ORF1a и ORF1b, которые занимают примерно две трети генома [14]. Структурные белки – капсидный белок (N), мембранный белок (M), гликопротеины GP2, GP3, GP4, GP5 и белок оболочки (Е) – экспрессируются субгеномной РНК и кодируются ORF2–7 [15]. Различия нуклеотидных последовательностей наиболее консервативных (ген ORF7, кодирующий капсидный белок N) и вариабельных (ген ORF5, кодирующий мажорный гликопротеин GP5) генов лежат в основе современной системы генотипирования ВРРСС [16].

Несмотря на обилие последовательностей, депонированных в базах данных, ни одна из имеющихся систем классификации не охватывает всего разнообразия существующих вариантов ВРРСС [17]. Основными ограничениями применяемых методик генотипирования являются неполный охват доступных данных и отсутствие эталонных последовательностей [18]. В 2010 г. была предложена система типирования ВРРСС на основе филогенетической линии [19]. Согласно этой системе, штаммы ВРРСС-1 сгруппированы в четыре подтипа (подтип 1 – глобальный, подтип 1 – российский, подтипы 2 и 3), а штаммы ВРРСС-2 – в девять линий (линия 1 – линия 9) на основе филогенетических связей в регионе ORF5 [20][21]. Оба генотипа, подразделяясь на клады, линии и подштаммы, демонстрируют высокое генетическое разнообразие и обладают примерно 60%-й идентичностью нуклеотидных последовательностей [22][23] (табл. 1).

Целью настоящего аналитического исследования явилось рассмотрение и обобщение современных подходов к лабораторной диагностике и специфической профилактике РРСС.

В номенклатуре Всемирной организации здравоохранения животных РРСС – социально и экономически значимое заболевание [10]. Согласно представленной информации, большее эпизоотическое значение имеет инфекция, вызванная ВРРСС-2, так как виремия у животных, инфицированных штаммами данного генотипа, была более выраженной и продолжительной, чем при заражении ВРРСС-1 [29]. Изоляты ВРРСС-1-1, включая так называемую российскую группу вирусов, ВРРСС-1-2 и ВРРСС-1-3 значительно различаются по патогенности [3]. Проведенный филогенетический анализ указывает на то, что на территории России преимущественно распространен европейский тип вируса, главным образом принадлежащий к 1-му (российскому) подтипу [29]. Большинство штаммов ВРРСС-1 могут быть отнесены к российской группе; циркуляция небольшого количества штаммов, гомологичных штамму Lelystad, вероятно, связана с использованием аттенуированных вакцин на основе ВРРСС-1 [30]. Однако во время вспышки РРСС в Центральном федеральном округе в 2020 г., помимо вирусов из российской группы, ранее выявлявшихся в этих регионах, были обнаружены и Lelystad-подобные вирусы [9][31]. Филогенетически близкий вирус этого типа был идентифицирован в Польше в 2010 г. [32], это свидетельствует о том, что на территорию России продолжается занос новых вариантов ВРРСС из Европы. До середины 2000-х гг. североамериканский генотип ВРРСС не регистрировали на территории России, однако в 2007 г. в Иркутской области была зафиксирована вспышка, вызванная высокопатогенным ВРРСС-2, предположительно, завезенным из Китая [33]. Кроме того, имеются сведения об обнаружении ВРРСС-2 в Республике Мордовия, Белгородской и Кемеровской областях [3][9][34]. Источник заноса американских штаммов на территорию России неизвестен, но предполагается, что они могли быть ввезены, например, из Дании, где циркулирует ВРРСС-2 и откуда ведется импорт племенных животных [9].

Основные проявления заболевания включают репродуктивную дисфункцию у свиноматок, которая проявляется абортами на поздних сроках беременности, ранними или отсроченными опоросами, рождением слабых или нежизнеспособных поросят, нерегулярным эструсом; реже сообщается о патологиях на ранних и средних сроках беременности [35][36]. Основной причиной репродуктивных расстройств является повреждение плаценты и эндометрия, вызываемое вирусом. У поросят и откормочных свиней наблюдается респираторный дистресс-синдром: кашель, чихание, одышка, задержка роста. Кроме того, заражение ВРРСС приводит к снижению респираторного иммунитета, что делает инфицированных свиней более восприимчивыми к вторичным инфекциям, как следствие, в ассоциации с вирусами манифестируют бактериальные патогены, что повышает смертность среди поголовья [37]. Молодые животные более подвержены заболеванию РРСС, чем взрослые свиньи, при этом у ремонтных хряков и свиноматок часто наблюдается субклиническая инфекция [38].

Характеристика основных методов, применяемых в диагностике РРСС, представлена в таблице 2.

Идеальная вакцина против РРСС пока не разработана. Согласно современным требованиям, предъявляемым к новому поколению вакцин против РРСС, они должны характеризоваться высокой эффективностью, безопасностью и при этом обеспечивать перекрестную защиту в отношении представителей разных генотипов вируса [44]. Из-за исключительной способности ВРРСС мутировать и генерировать существенные генетические вариации разработка препарата с широким протективным эффектом особенно актуальна для борьбы с постоянно возникающими вспышками заболевания [45].

Первая коммерчески доступная модифицированная живая аттенуированная вакцина против РРСС (PRRSV-MLV) была выпущена в США в 1994 г. Это событие стало отправной точкой для масштабных исследований безопасности и эффективности вакцин [46]. К настоящему времени разработано значительное количество классических (живых и инактивированных) вакцин, их краткая характеристика приведена в таблице 3.

В то же время результаты исследований, посвященных циркуляции и персистенции вакцинного штамма вируса, вызывают опасения относительно его безопасности: виремия подразумевает потенциальную передачу вакцинного вируса неинфицированным животным. Кроме того, вакцинный вирус может пересекать плацентарный барьер у беременных свиноматок и инфицировать развивающиеся плоды, что приводит к передаче возбудителя неинфицированным новорожденным поросятам во время лактации. Также было показано, что вакцинные штаммы способны рекомбинировать с полевыми, создавая потенциально новые генетически отличные варианты ВРРСС в отдельно взятых хозяйствах [51]. По этим причинам эффективность живых аттенуированных вакцин несколько спорна, и общепризнано, что необходимо повысить их безопасность. В этом контексте для контроля и возможного искоренения РРСС большое значение будет иметь DIVA-стратегия (дифференцирование инфицированных от вакцинированных животных) [52][53]. Эпизоотологические и нормативные соображения указывают на необходимость разработки DIVA-вакцины против РРСС, которая будет отличаться наличием отрицательного маркера (то есть маркера, отсутствующего в вакцинном штамме, но постоянно присутствующего в штаммах дикого типа). Подобные кандидатные вакцины были получены на платформе крупных ДНК-вирусов, таких как вирус псевдобешенства (PRV) и герпесвирус крупного рогатого скота 1-го типа (BHV-1), путем удаления генов, кодирующих некоторые структурные белки. Однако в случае небольшого РНК-вируса, такого как ВРРСС, который кодирует лишь несколько белков с основными функциями, создание мутантного вируса с делецией иммунодоминантного и консервативного сегментов белка (или комбинацией делеций в пределах одного белка или даже в различных белках) представляется более сложной задачей. Тем не менее такой подход может стать перспективной альтернативой для разработки живой аттенуированной маркированной вакцины против РРСС [8].

В таблице 4 рассмотрены основные характеристики некоторых кандидатных вакцин против РРСС, полученных на основе различных биотехнологических платформ.

Таким образом, на текущем этапе изучения патогенеза РРСС можно выделить три основные проблемы разработки более эффективных вакцин нового поколения: недостаточность сведений о механизмах иммунной защиты, способность вируса индуцировать негативные регуляторные сигналы для иммунной системы, а также его значительная антигенная изменчивость [59]. В частности, последний фактор является причиной низкой эффективности существующих вакцин в отношении гетерологичного заражения. Дальнейшее углубленное изучение особенностей иммунного ответа организма-хозяина, а также идентификация Т- и B-клеточных эпитопов в структуре ВРРСС позволит обеспечить рациональный дизайн генно-инженерных вакцин и впоследствии достичь оптимального баланса между их безопасностью и эффективностью.

Вклад автора: Николаева Ю. А. – проведение поисково-аналитической работы, подготовка и написание статьи.

Contribution of the author: Nikolaeva Yu. A. – conducting search and analytical work, preparing and writing the review article.