艾美耳球虫的遗传操作:平台建立、应用与展望

艾美耳属球虫是畜牧生产中最常见的寄生虫,引起鸡、兔、羊、牛等养殖动物严重消化系统疾病,影响动物健康和养殖效益。随着分子生物学技术的飞速发展,研究者们先后建立了艾美耳球虫的瞬时转染、稳定筛选和基因编辑等遗传操作平台,实现了艾美耳球虫的基因过表达、基因敲除和基因编辑等操作,极大推进了艾美耳球虫基础生物学和作为新型真核载体疫苗的研究进展,但仍面临一些挑战。本文围绕艾美耳球虫遗传操作平台建立的关键技术、创新性设计、存在的技术瓶颈以及应用前景进行系统梳理和总结,为其他畜禽寄生虫遗传操作平台的构建提供参考,也为球虫病新型防控制剂的研制提供新的思路。

和缓艾美耳球虫激发宿主免疫应答的初步研究

和缓艾美耳球虫Eimeriamitis是7种鸡球虫中致病力弱的虫种，对于其免疫原性的认识至今仍有争论。本研究以和缓艾美耳球虫涿州株为研究对象，以初次免疫及二次免疫后鸡的卵囊排出量为标准评估了其免疫原性。同时利用ELISA检测了免疫后鸡群血清中球虫特异性IgY抗体的水平，并通过ELISPOT技术分析了二免后鸡群外周血单核淋巴细胞（PBMC）中分泌IFN-γ的特异性淋巴细胞的数量。结果显示，二次免疫后，鸡的卵囊排出量显著低于初次免疫，免疫组的血清特异性IgY抗体水平较低，而分泌IFN-γ的特异性淋巴细胞的数量较高。这些结果表明和缓艾美耳球虫涿州株具备良好免疫原性，且其激发宿主产生的保护性免疫以细胞免疫应答为主，有作为疫苗株的潜力。

基于IFA技术检测微线体蛋白2在艾美耳属球虫的空间分布

微线体蛋白2（Microneme protein2，Mic2）是艾美耳球虫入侵宿主细胞时分泌的主要功能蛋白之一。本研究中，以抗柔嫩艾美耳球虫微线体蛋白2（EtMic2）单克隆抗体为检测抗体，利用间接免疫荧光实验（IFA）检测了Mic2在柔嫩艾美耳球虫、和缓艾美耳球虫、斯氏艾美耳球虫和无残艾美耳球虫等不同种艾美耳属球虫的空间分布。结果显示，Mic2在不同种艾美耳属球虫中均定位于子孢子的顶部（微线体部位），但表达强度存在差异。这提示Mic2可作为研究艾美耳属球虫相关蛋白空间分布的“参照物”。

表达H9N2禽流感病毒HA1蛋白的转基因和缓艾美耳球虫的构建

H9N2亚型禽流感病毒已经被证实可以传播到人类，对它存在的潜在危害已受到越来越多的关注。因此，研究安全而有效的H9N2禽流感病毒疫苗已迫在眉睫。为研究和缓艾美耳球虫作为活载体表达及运输禽流感病毒抗原的潜能，本研究构建了可稳定表达H9N2禽流感病毒HA1蛋白的转基因和缓艾美耳球虫。利用黄色荧光蛋白（YFP）及融合的乙胺嘧啶抗性基因（DHFR-TSm2m3）作为报告基因及筛选基因，我们将表达H9N2禽流感病毒HA1抗原的质粒载体核转球虫子孢子，接种鸡后在乙胺嘧啶药物的选择压力下进行筛选并连续传代获得转基因和缓艾美耳球虫系。利用染色体步移和免疫印迹证实了HA1基因的成功插入和表达；利用间接免疫荧光证实HA1蛋白定位于球虫子孢子细胞膜表面和头部。研究进一步发现，转基因球虫的繁殖力与野生球虫相当，感染后亦于第6d达到排卵囊高峰。该转基因和缓艾美耳球虫株具有作为疫苗活载体的潜能。

艾美耳球虫子孢子从宿主细胞中逸出机制的初步研究

艾美耳球虫是一类重要的肠道病原，其裂殖生殖阶段的虫体逸出过程是造成畜禽肠道破坏的主要原因之一，但此逸出过程的机制仍鲜有报道。本研究以乙醇作为诱导剂研究柔嫩艾美耳球虫M2e株子孢子从宿主细胞中逸出的机制。结果显示，乙醇可诱导子孢子从MDBK细胞中逸出，此逸出过程依赖于虫体的运动能力；同时，乙醇可激发子孢子逸出相关的微线体蛋白2（Mic2）的分泌释放。进一步实验证实，螯合虫体内部钙离子明显阻断了子孢子逸出及Mic2蛋白的释放。本研究初步证实了与柔嫩艾美耳球虫逸出相关的蛋白和离子，为深入解析球虫致病的分子机制、研发新型抗球虫药物提供了新的研究方向。

利用二代测序技术对柔嫩艾美耳球虫T-DNA整合位点的分析及鉴定

为建立一种适用于转基因球虫的快速且准确的分析T-DNA整合位点的方法,本研究利用二代测序技术对转基因柔嫩艾美耳球虫EtM2e虫株进行基因组重测序分析,基于嵌合体reads比对分析T-DNA的插入位点,通过T-DNA特有序列以及外源基因与球虫同源序列的测序深度进而分析T-DNA拷贝数,最后利用PCR扩增验证分析位点。结果表明:(1)二代测序下机数据过滤后获得数据7.2 Gb,Q20为96.1%,Q30为89.2%,能够比对至柔嫩艾美耳球虫参考基因组的reads数为23992361×2,平均测序深度为80×,reads全基因覆盖结果表明整个染色体被覆盖的较为均匀,测序的随机性比较好,可以进行后续分析;(2)比对至T-DNA序列的reads数为3106和3036,平均测序深度为140×,嵌合体reads序列信息表明T-DNA只存在一个插入位点,位于HG994969.1:2704213~2705255;(3)T载体骨架特有序列卡那抗性基因的平均测序深度为67×,T-DNA特有序列EYFP基因的平均测序深度为85×,而T-DNA与球虫同源序列His4基因的5′调控区序列的平均测序深度为154×,Actin基因的3′调控区序列的平均测序深度为164×,同源序列的平均测序约为特有序列平均测序深度的2倍,这表明T-DNA为单拷贝,与发现一个插入位点的结果相符合;(4)经PCR验证分析成功鉴定了该整合位点。转基因艾美耳球虫EtM2e虫株T-DNA整合位点的鉴定为后续转基因球虫鉴定提供了技术平台,也为球虫活载体疫苗的研发提供了一个潜在的靶位点。