出血性大腸桿菌（Enterohemorrhagic Escherichia coli，EHEC）O157: H7是一種危害嚴(yán)重的食源性致病菌，能引發(fā)腹瀉、出血性結(jié)腸炎，以及溶血性尿毒綜合癥等。該病原菌的宿主是以牛為主的反芻動(dòng)物，可隨宿主糞便排放到環(huán)境中，通過食物、水感染人類。面對(duì)EHEC O157: H7的感染，尚缺乏有效的治療方案，給宿主接種疫苗則能較好地預(yù)防相關(guān)疾病暴發(fā)。迄今為止，只有兩種牛用皮下接種疫苗實(shí)現(xiàn)了商品化，但是復(fù)雜、昂貴的接種程序使這些傳統(tǒng)疫苗未能被市場(chǎng)接受。鑒于EHEC O157: H7在動(dòng)物粘膜表面定植，能激活粘膜免疫反應(yīng)且成本低、使用方便的植物口服疫苗或能取代傳統(tǒng)疫苗真正地走入市場(chǎng)。
中國(guó)科學(xué)院華南植物園聯(lián)合阿根廷Instituto de Agrobiotecnolog a y Biolog a Molecular INTA-CONICET的研究人員自2015年起致力于研發(fā)O157: H7的植物口服疫苗。他們首先選擇了能有效激活免疫反應(yīng)的EspB和 -intimin C280作為抗原基因，設(shè)計(jì)了帶有不同啟動(dòng)子、終止子等元件組合的表達(dá)載體（圖1）。然后利用容易種植、生物量大且能直接食用或制成凍干粉的生菜為作寄主植物，通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化方法獲得了能穩(wěn)定遺傳并能高表達(dá)抗原蛋白的生菜株系。蛋白檢測(cè)結(jié)果表明，抗原在嫩葉中的含量最高：在苗齡為30天的T2植株的未完全展開的葉片中，EspB和 -intimin C280含量分別達(dá)到32和51 g/ g鮮重。若用含< 3 g抗原蛋白的生菜粉末對(duì)小鼠進(jìn)行連續(xù)6天的經(jīng)口灌胃（圖2），即可誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生粘膜免疫反應(yīng)，并減少EHEC O157: H7的定植（圖3）。由此可見，這些轉(zhuǎn)基因生菜均具有制成動(dòng)物口服疫苗的潛力。為提高轉(zhuǎn)基因生菜的生物安全性，研究人員在轉(zhuǎn)基因株系中加入了重組位點(diǎn)lox、RS2（圖1），以便日后能使用Cre-lox和CinH-RS2的重組系統(tǒng)對(duì)標(biāo)記基因和整串轉(zhuǎn)基因進(jìn)行刪除，以避免轉(zhuǎn)基因的漂移所帶來危害。此外，由于這些轉(zhuǎn)基因株系中還含有attP重組位點(diǎn)（圖1），因此，人們還能通過Bxb-att和Cre-lox系統(tǒng)的綜合使用，定點(diǎn)整合新的抗原基因或者利用新基因替換舊基因，升級(jí)生菜口服疫苗。
相關(guān)研究成果以題為“Enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 antigens produced in transgenic lettuce effective as an oral vaccine in mice”于近期發(fā)表在SCI雜志Theoretical and Applied Genetics（《理論與應(yīng)用遺傳學(xué)》）（ (2023): 136: 214）上。該研究由華南植物園蘇韻琳博士（第一作者）等研究人員在區(qū)永祥博士（通訊作者）的指導(dǎo)下完成，華南植物園為第一完成單位。該研究獲得了廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金區(qū)域聯(lián)合基金青年基金項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目以及阿根廷國(guó)家科學(xué)技術(shù)促進(jìn)機(jī)構(gòu)項(xiàng)目基金的資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1007/s00122-023-04460-5
圖1.表達(dá)載體的T-DNA結(jié)構(gòu)圖
圖2.小鼠試驗(yàn)流程圖
圖3.飼喂轉(zhuǎn)基因生菜后小鼠的免疫反應(yīng)和小鼠排泄物中的EHEC O157：H7含量
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