中國科學院華南植物園揭示表達腸出血性大腸桿菌O157:H7抗原的轉基因生菜具有口服疫苗功效

出血性大腸桿菌（Enterohemorrhagic Escherichia coli，EHEC）O157:H7是一種危害嚴重的食源性致病菌，能引發腹瀉、出血性結腸炎，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物，可隨宿主糞便排放到環境中，通過食物、水感染人類。面對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防相關疾病暴發。鑒于EHEC O157:H7在動物粘膜表面定植，能激活粘膜免疫反應且成本低、使用方便的植物口服疫苗或能取代傳統疫苗真正地走入市場。

中國科學院華南植物園聯合阿根廷Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular INTA-CONICET的研究人員自2015年起致力于研發O157:H7的植物口服疫苗。相關研究成果以題為“Enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 antigens produced in transgenic lettuce effective as an oral vaccine in mice”的論文于2023年9月23日發表在《Theoretical and Applied Genetics》期刊上。研究首先選擇了能有效激活免疫反應的EspB和γ-intimin C280作為抗原基因，設計了帶有不同啟動子、終止子等元件組合的表達載體；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作為寄主植物，通過農桿菌介導的遺傳轉化方法獲得了能穩定遺傳并能高表達抗原蛋白的生菜株系。蛋白檢測結果表明，抗原在嫩葉中的含量最高。在苗齡為30 d的T2植株的未完全展開的葉片中，EspB和γ-intimin C280含量分別達到32 μg/g和51 μg/g鮮質量。若用含＜3 μg抗原蛋白的生菜粉末對小鼠進行連續6 d的經口灌胃，即可誘導小鼠產生粘膜免疫反應，并減少EHEC O157:H7的定植。由此可見，這些轉基因生菜均具有制成動物口服疫苗的潛力。為提高轉基因生菜的生物安全性，研究人員在轉基因株系中加入了重組位點lox、RS2，以便日后能使用Cre-lox和CinH-RS2的重組系統對標記基因和整串轉基因進行刪除，以避免轉基因的漂移所帶來危害。