沙门氏菌菌蜕研究进展_张笛.pdf

2023年第45卷第2期China Poultry Vol.45，No.2.2023文献综述文献综述沙门氏菌菌蜕研究进展沙门氏菌菌蜕研究进展张笛1，付立霞2，董永毅3，吴坤3，徐步1，窦新红1，龚建森1*（1.中国农业科学院家禽研究所，江苏扬州225125；2.扬州大学动物科技学院，江苏扬州225009；3.江苏省动物疫病预防控制中心，江苏南京210036）摘要：沙门氏菌是一种具有侵袭性的传染性人兽共患病原菌。抗生素防治沙门氏菌病有一定的效果，但不能完全防止细菌感染，并且长期使用存在耐药性与药物残留等诸多问题。疫苗是降低畜禽病原感染的重要手段，但传统疫苗在免疫效力、安全性等方面存在一定问题。细菌菌蜕是一种只含有细菌内外膜完整结构的死菌体，但保留了完整细胞表面结构及成分，具有良好的免疫原性，相较于传统疫苗，菌蜕疫苗能刺激机体产生高水平的体液免疫、细胞免疫以及黏膜免疫，表现出更好的保护力。文章综述了沙门氏菌菌蜕的研究进展，总结了不同血清型沙门氏菌菌蜕作为灭活疫苗、抗原载体、药物载体和佐剂等方面的应用，为沙门氏菌病新型疫苗的开发提供科学参考。关键词：沙门氏菌；菌蜕；疫苗；载体中图分类号：S855.1文献标识码：A文章编号：1004-6364（2023）02-102-09收稿日期：2022-12-06；修回日期：2022-12-31基金项目：江苏现代农业产业技术体系建设项目（JATS 2022 360、JATS 2022 401）作者简介：张笛（1989-），男，硕士，助理研究员，主要从事禽病防治研究，E-mail：shawn_*通讯作者：龚建森（1980-），男，博士，研究员，主要从事禽病防治研究，E-mail：doi：10.16372/j.issn.1004-6364.2023.02.017Research Progress of Salmonella GhostsZHANG Di1,FU Lixia2,DONG Yongyi3,WU Kun3,XU Bu1,DOU Xinhong1,GONG Jiansen1*（1.Poultry Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Yangzhou,Jiangsu 225125；2.College of Animal Science and Technology,Yangzhou University,Yangzhou,Jiangsu 225009；3.Jiangsu Animal Disease Prevention and Control Center,Nanjing,Jiangsu 210036）Abstract：Salmonella is an aggressive infectious zoonotic pathogen.Antibiotics have a certain effect on the treatment of salmonellosis,but can not completely prevent bacterial infection,and there are many problems such as drug resistance and drug residue in long-term use.Vaccination is an important means to reduce the incidence of pathogenic bacteria in livestock and poultry,but there are still some problems in the effectiveness and safety of traditional vaccines.Bacterial ghost is a kind of dead bacteriathat only contains the complete structure of the inner and outer membranes of bacteria,but retains the complete cell surface structure and components,and has good immunogenicity.Compared with traditional vaccines,bacterial ghosts vaccines can stimulatethe body to produce a high level of humoral immunity,cellular immunity and mucosal immunity,showing better protection.Thispaper introduced the research progress of Salmonella ghosts,and summarizes the functions of Salmonella ghosts in different serotypes as inactivated vaccine,antigenic carrier,drug carrier and adjuvant,so as to provide scientific reference for the developmentof new Salmonella vaccines.Key words：Salmonella;bacterial ghosts;vaccine;carrier-1022023年第45卷第2期China Poultry Vol.45，No.2.2023文献综述文献综述沙门氏菌（Salmonella）是一种革兰阴性、细胞内寄生的肠杆菌，广泛存在于自然界中，不仅能引起畜禽及其他动物发生急性、慢性或隐性感染，而且还能通过污染食品导致人发生食物中毒、胃肠炎、伤寒、败血症等疾病，是一种非常重要的人畜共患病原菌1。对于畜禽沙门氏菌病的防治除加强管理外，主要采用抗生素进行防治，由于近年来沙门氏菌的耐药率逐渐增加2，传统抗生素已不能取得理想的效果，同时抗生素的大量使用会造成药物残留问题。疫苗是传染病防控的重要工具，常规沙门氏菌病疫苗主要包括减毒活疫苗和灭活疫苗。减毒活疫苗可以诱导较强的体液免疫和细胞免疫反应，却存在毒力返强以及与野毒株重组的可能；灭活疫苗通常采用福尔马林或高温灭活菌体，容易破坏抗原特性，从而影响免疫保护效力3-4，不能完全阻断病原的侵袭与传播5；以亚单位疫苗、基因缺失苗、核酸疫苗、重组活载体疫苗等为代表的沙门氏菌病新型疫苗的临床使用效果不尽如人意，往往需要免疫刺激性强的佐剂来提高免疫效果6。沙门氏菌菌蜕作为一种新型的疫苗方式，能够较好地克服了以上不足，因其保持了细菌原有的细胞形态、细菌表面抗原性和黏附性等特性，能诱导更强的体液免疫和细胞免疫，是一种比常规疫苗更理想的新型疫苗体系。本文综述了沙门氏菌菌蜕的研究进展，总结了不同血清型沙门氏菌菌蜕作为灭活疫苗、载体和佐剂等应用情况，为沙门氏菌病新型疫苗的开发提供科学参考，对于从源头上控制沙门氏菌对人畜的传播，以及保障社会公共卫生与食品安全具有重要意义。1细菌菌蜕及作用细菌菌蜕（Bacterial ghosts，BG）是一种只含有细菌内外膜完整结构的菌体，它作为一种新型的疫苗和递送载体正发挥越来越重要的作用。菌蜕疫苗是近年兴起的一种非活性疫苗，其原理是革兰氏阴性杆菌表达噬菌体PhiXl74裂解蛋白E后，在细胞膜上形成一个直径40200 nm的跨膜通道，在渗透压作用下导致细胞内核酸、核糖体以及其他胞质内容物通过该通道排出，形成一个只有细胞膜而不含细胞器的空体（见图1），而细菌所有表面结构及成分则被完整保留，因此菌蜕具有良好的免疫原性，可诱导机体产生更强的体液免疫和细胞免疫反应7-9。为了能让裂解E基因高效表达的同时又受到严格控制，温度敏感型pL/p R-cI857系统、化学诱导型lacPO-lacIq系统以及间甲基苯甲酸诱导的Pm-xylS系统是目前制备菌蜕较为成熟的原核表达系统10，其中又以pL/pR-cI857系统最为常见。在该系统中，当温度低于30 时，阻遏蛋白cI857的表达能使基因E被稳定地抑制；而当高于30 时，阻遏蛋白cI857因热失活而导致基因E开始表达，在42 时达到最佳状态。通过基因定点突变技术，使pR启动子中操纵基因的OR2的一个碱基由T诱变为C（TC），突变后的pR系统在37 的高温下仍能稳定抑制基因E的表达，而当温度达到3942 时才开始诱导细胞裂解，整个过程中从抑制到诱导仅有2 的温差，不仅能够较好地避免了热应激反应的发生，而且提高了菌蜕的制备效率，因为在37 时大部分的细菌能更快地增殖11-13。此外，在制备细菌菌蜕时还会通过引入第二致死基因来提高制备效率和安全性，例如在大肠杆菌菌蜕的制备过程中引入金黄色葡萄球菌核酸酶 A 基因（Staphylococcus nuclease，SNA），将其与基因E联合表达，既能显著提高对大肠杆菌的裂解率，还能消除残留的遗传物质14。也有研究表明基因灭活在基因工程方法生产菌蜕疫苗中仍然存在一定的风险15-16，因此一些化学方法也被用于细菌菌蜕的制备，例如NaOH已被证明能够松动细胞壁并在细胞壁中形成孔隙并降解DNA，其中特定浓度的NaOH是产生空细胞包膜的原因17-18。研究表明一定浓度的NaOH、SDS、碳酸钙等化学药品可以用于细菌菌蜕的制备19-20。至今已有多种菌蜕疫苗的免疫效果被报道，由于原有细菌表面的抗原物质得以完整保留，因此其可以刺激机体产生体液免疫和细2 m2 mA.未诱导的沙门氏菌透射电镜形态（23 000）B.裂解后的沙门氏菌菌蜕透射电镜形态（23 000）图1沙门氏菌诱导前后的透射电镜观察-1032023年第45卷第2期China Poultry Vol.45，No.2.2023胞免疫以及黏膜免疫，克服了灭活疫苗免疫原性弱和减毒活疫苗安全性低的缺陷，同时菌蜕疫苗在不同种的血清型之间还诱导了交叉免疫保护作用9-10，15。在牛、兔和禽类等动物的免疫结果也表明，菌蜕疫苗免疫动物可以起到很好的免疫保护作用，与传统疫苗相比，具有相近甚至更好的保护力，尤其在黏膜免疫方面，特别适合口服，是一种良好的新型候选疫苗21-24。2沙门氏菌菌蜕作为疫苗的研究进展目前已报道的沙门氏菌菌蜕疫苗主要集中在鸡白痢、肠炎、鼠伤寒等血清型中（见表1），上述沙门氏菌血清型也是目前流行最广泛的病原，能够感染人或动物，引起各种沙门氏菌病，造成严重的经济损失。表1目前已报道的沙门氏菌菌蜕（疫苗）序号1234567血清型鸡白痢沙门氏菌鸡白痢沙门氏菌鸡白痢沙门氏菌肠炎沙门氏菌肠炎沙门氏菌肠炎沙门氏菌肠炎沙门氏菌肠炎沙门氏菌肠炎沙门氏菌肠炎沙门氏菌印第安纳沙门氏菌鼠伤寒沙门氏菌鼠伤寒沙门氏菌鼠伤寒沙门氏菌鼠伤寒沙门氏菌鸡伤寒沙门氏菌鸡伤寒沙门氏菌鸡伤寒沙门氏菌鸡伤寒沙门氏菌猪霍乱沙门氏菌伤寒沙门氏菌伤寒沙门氏菌表达基因（蛋白）/化学物质裂解基因E、SMAP29MAP裂解基因E裂解基因ENaOH、MIC裂解基因E、porB裂解基因E、asd裂解基因E、LTB裂解基因E、fliCGt2、Cys5-4、Gt28肽提取物裂解基因E、SN吐温80裂解基因E、fliClysozyme-PMAP36NaOH、MIC裂解基因E、LTB裂解基因E裂解基因E、fliC裂解基因E裂解基因E裂解基因E裂解基因E质粒pBV220、pBVDpBBR1MCSpMMP172pBV220、pBBR1MCS、pVAX1pJHL99、pYA3342、pJHL101pMMP172、pJHL187pJHL184pTCV、pBV220、pKF396MpJHL184pET30apJHL187pJHL172、pYA3342、pLDR20pJHL184pMMP99pBV220pBV220、pMBEpJHL187制备方法基因工程化学诱导基因工程基因工程