猪ETECK88ac、K99黏附素蛋白生物信息学分析及多表位疫苗载体构建

由猪产肠毒素大肠杆菌(ETEC)引起的仔猪腹泻是规模化猪场最常见的疾病之一。目前国内和国际上制备ETEC疫苗的靶基因多为其黏附素基因K88ac、K99。本试验通过分析ETEC K88ac、K99黏附素蛋白的生物学信息,将抗原表位进行组合,设计了一种同时含有K88ac、K99基因的多表位重组疫苗载体。首先应用ProParam、SOPMA和GOR软件分析K88ac、K99蛋白的理化特性及二级结构,应用IEDB与ABCpred软件预测二者的B细胞抗原表位,应用RANKPEP软件预测Th细胞表位,应用IEDB与NetMHC-4.0软件预测CTL细胞表位;然后将预测的B细胞、Th细胞和CTL细胞抗原表位加上接头序列,按照一定顺序进行组合,分别设计多表位连接多肽Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ;最后通过分析抗原性、致敏性,筛选抗原性最强的连接多肽,并对其进行表征。结果显示:共筛选出9个抗原表位,按照不同的排列组合获得了3种连接多肽,其中连接多肽Ⅱ抗原性最强,为0.906 8;应用AllerTOP v. 2.0在线工具对连接多肽Ⅱ进行过敏性预测,发现其没有过敏性;应用ZpGJn4在线工具对连接多肽Ⅱ进行三维建模,发现其结构表位暴露性较好,易与抗体结合,在蛋白分子构象上符合表位设计要求。将该多表位肽的氨基酸序列按照乳酸菌密码子嗜好性反向翻译为核苷酸序列,随后插入pET28a载体中获得了p ET28a-KT质粒。结果表明,构建的连接多肽Ⅱ适合作为多表位疫苗的备选载体蛋白。多表位肽的设计及pET28a-KT质粒的获得为下一步构建表达ETEC多表位抗原的重组乳酸菌提供了技术支撑。

呼和浩特市周边地区规模化牛场大肠杆菌K99流行情况调查

大肠杆菌K99引发的犊牛腹泻给养牛产业造成了巨大的经济损失,本研究为调查K99流行情况,自2020年8月至2021年7月从呼和浩特市周边7个规模化牛场随机采集380份粪样和血样,采用PCR和ELISA方法进行K99抗原抗体流行情况调查,对PCR检测阳性样品进行分离培养,经形态学、生化试验、菌毛特异基因扩增以及测序鉴定K99分离株,进一步通过药敏试验评价药物敏感性。结果显示,380份粪样中PCR检测K99阳性样品25份,阳性率6.58%;380份血样中ELISA检测阳性99份,阳性率为26%,阳性血样多集中于0~2月龄犊牛,阳性率达到48.28%。菌毛基因PCR测序鉴定了8株K99菌株,药敏结果显示,分离株对庆大霉素、氧氟沙星、链霉素、丁胺卡那、卡那霉素敏感。调查结果表明,呼和浩特市周边地区牛群中存在K99感染,且多发于0~2月龄犊牛,为养殖户临床合理用药以及进行疫病防控提供参考。

产肠毒素性大肠杆菌K99菌毛蛋白抗原基因的克隆与表达

应用 PCR从产肠毒素性大肠杆菌 ( ETEC)中扩增出不含信号肽序列的 K99菌毛蛋白基因片段 ,克隆测序后 ,将该片段连接到 E.coli表达载体 p ET2 8a( + )中 ,转化 E.coli表达菌株 BL2 1 ( DE3) ,筛选得到可诱导表达 K99抗原的工程菌株。经 IPTG诱导 ,分离纯化 K99重组蛋白 ,以其免疫新西兰大白兔 ,获得重组蛋白的兔抗血清 ;免疫印迹分析表明 ,此重组蛋白制备的抗血清能与标准的

重组大肠杆菌K88ab和K99蛋白制备的鸡卵黄抗体的效力评价

为探索以重组大肠杆菌K88ab和K99蛋白为免疫原制备鸡卵黄抗体的可行性,本研究利用基因工程技术,在大肠杆菌中高效表达重组K88ab和K99蛋白。分别以重组蛋白和提取的天然菌毛为免疫原制备抗K88ab和K99菌毛的鸡卵黄抗体,并对抗体效价、特异性以及抗体的预防和治疗效果进行了检测和比较。试管凝集反应结果显示,以重组蛋白为免疫原制备的鸡卵黄抗体效价最高可达1∶2 560,与用天然菌毛为免疫原制备的鸡卵黄抗体的效价基本一致。该抗体分别与K88ab+和K99+大肠杆菌发生特异性凝集,并能分别有效抑制K88ab+和K99+大肠杆菌对新生仔猪肠上皮细胞的吸附。临床应用结果显示,本实验制备的卵黄抗体对仔猪黄痢和仔猪白痢的预防有效率为100%,保护率为91%;治疗有效率为100%,治愈率为87%。实验结果表明该卵黄抗体对仔猪黄痢和仔猪白痢具有良好的预防和治疗效果。

表达大肠杆菌K99重组干酪乳杆菌口服免疫小鼠的免疫保护性研究

利用干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)作为抗原传递系统来刺激机体产生黏膜免疫反应,从而研制有效的黏膜疫苗预防产肠毒素性大肠杆菌(ETEC)的感染。用PCR方法扩增ETECK99基因,克隆到L.casei细胞表面表达载体pLA中,构建了重组表达载体pLA-K99,并将其电转化至L.casei中,在MRS培养基中培养后,经SDS-PAGE、western blot检测目的蛋白的表达,间接免疫荧光分析及流式细胞术检测外源蛋白展示到菌体表面。将重组菌及空质粒菌株分别口服接种SPF级BALB/c小鼠。采集血液样品测定小鼠产生抗K99的特异性IgG,收集小鼠肺部、肠道、阴道冲洗液及粪便样品测定小鼠产生的抗K99的特异性sIgA,并对小鼠进行攻毒保护性试验,免疫组保护率在83%以上,对照组则全部死亡。

大肠杆菌K99和F41菌毛抗原的不同缓冲液热处理提取方法比较的研究

本试验用Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ缓冲液（Ｔ）、ＰＢＳ缓冲液（Ｐ）、生理盐水（Ｓ）和２Ｍ尿素ＰＢＳ缓冲液（Ｕ）以热处理的方法提取大肠杆菌Ｋ９９和Ｆ４１菌毛抗原，并用硫酸铵盐析纯化Ｋ９９以及用１Ｎ醋酸滴定和氯化镁沉淀分别纯化Ｆ４１。根据ＳＤＳ－ＰＡＧＥ电泳和蛋白质含量测定结果，四种缓冲液对Ｋ９９的提取量依次是Ｕ＞Ｓ＞Ｐ，而Ｔ检不出Ｋ９９；对Ｆ４１的提取量依次是Ｕ＞Ｔ＞Ｐ＞Ｓ。Ｋ９９纯化后取得了满意的纯化结果，Ｆ４１纯化后大量上样做电泳时仍有微细的污染带出现，而且氯化镁沉淀后造成Ｆ４１严重损失。Ｋ９９和Ｆ４１纯化前后的各个样品经超声波处理、０．５％脱氧胆酸钠处理和未处理的原液与自家因子血清做琼扩试验以及Ｋ９９和Ｆ４１做交叉琼扩试验，均具有良好的特异性，而且以超声波处理后的样品做琼扩试验效果最佳。

仔猪黄痢K88-K99-987p-F41多价菌毛疫苗的制备及小鼠免疫试验

为了更好地预防仔猪黄痢,选取野生分离菌株HN2001(K88ab)、HN2002(K88ac)、HN2003(K 88ad)、HN2004(K 99)、HN2005(987p)和HN2006(F41)培养后用低温磁力搅拌法提取菌毛,制成5批多价菌毛混合油乳剂灭活苗。试验结果表明,5批多价灭活疫苗对小鼠的平均保护率达95.0%,为进一步进行本体动物试验提供了有价值的参考资料。

ETEC K99、K88菌毛蛋白抗原表位多肽的设计合成及免疫反应

目的:通过生物信息学及蛋白分析软件等,寻找ETEC K88、K99菌毛蛋白的抗原表位。方法:通过生物信息学技术、DNAStar Protean蛋白分析软件及网络共享软件对ETEC K88、K99菌毛蛋白抗原性相关的参数进行预测分析,从而设计ETEC K88、K99菌毛蛋白的抗原表位多肽;采用腹腔注射的方式将合成的抗原表位多肽免疫小鼠,用ELISA法检测血清中产生的抗体,并对免疫小鼠进行了攻毒试验。结果:多肽免疫小鼠后均能诱导抗体产生,攻毒试验表明合成肽对小鼠具有保护作用。结论:成功预测了抗原表位,合成的表位多肽具有较好的抗原性。

K88和K99双价基因工程菌C株与E株表达效果的比较

应用ＬＢ培养基３７℃、１５０ｒ／ｍｉｎ振荡培养１７小时，室温４０００ｒ／ｍｉｎ，离心３０分钟，收集沉淀菌体，用ＰＢＳ离心洗涤一次，沉淀物重悬于适量的ＰＢＳ中。三等分菌体悬浮液分别用超声波、冻融、热休克等方法处理后，室温８０００ｒ／ｍｉｎ离心３０分钟，取上清液加入饱和硫酸铵４℃过夜，沉淀蛋白经透析，ＳｅｐｈａｄｅｘＧ－１５０过柱纯化。应用ＳＤＳ－ＰＡＧＥ、凝胶扫描测定Ｋ８８、Ｋ９９蛋白的分子量及浓度，双向免疫扩散、ｗｅｓｔｅｒｎｂｌｏｔｉｎｇ试验测定其抗原性。结果表明，热休克法分离纤毛抗原是最好的方法，从Ｃ株Ｅ株分离得到的纤毛抗原，在分子量大小及对单抗亲和反应能力方面没有明显的差异。

仔猪黄痢K88-K99-987p-F41多价菌毛混合油乳剂灭活疫苗的制备及小鼠免疫保护试验

根据我国仔猪大肠杆菌性腹泻流行的实际情况 ,用产菌毛粘附因子的野生分离菌株HN2 0 0 1(K88ab)、HN2 0 0 2 (K88ac)、HN2 0 0 3(K88ad)、HN2 0 0 4 (K99)、C83915 (987p)及C836 2 1(F4 1)提取菌毛制成 5批多价菌毛混合油乳剂灭活苗 ,5批多价灭活疫苗对小鼠的平均保护率达 95 0 % (38 4 0 )。

K88、K99、987P基因工程三价苗野外应用效果的初步观察

对K_(88)、K_(99)、987P基因工程三价苗野外应用效果观察是通过对几个猪场的纵向比较,邻圈间、棚舍间、猪场间横向平行比较和被动免疫仔猪的接触感染三种方式进行的。通过8个猪场的纵向比较,结果发病率减少11～46.4个百分点,平均减少25.4个百分点;死亡率减少7.6～29.1个百分点,平均减少21.4个百分点。应用基因工程三价苗后,这些场发病率控制在5％左右,死亡率控制在1％左右。横向平行比较结果,邻圈间、棚舍间免疫组发病率减少约40个百分点,死亡率减少约25个百分点。免疫场与对照场间比较,发病率分别减少54个和36个百分点,死亡率分别减少54个和28个百分点。接触感染结果,被动免疫仔猪无一头发病,也无死亡,而寄奶母猪亲生仔猪则发病率100％,死亡率98％。

应用K88-K99 PCR试剂盒检测大肠杆菌研究

用研制的K88-K99 PCR诊断试剂盒对湖北省和江苏省的5个猪场238个病猪粪便进行了检测。扩增结果是K88检出率92.0％(219/238);K99检出率89.1％(212/238);阳性对照检出率100％,阴性对照未扩增到目的DNA片段。结果表明,运用PCR试剂盒检测具有快速、特异的优点,可同时处理大量样品,且可直接对粪便样品进行检测,值得进一步推广。

猪大肠杆菌K88-K99 PCR诊断试剂盒研究

根据已成功扩增的大肠杆菌K88及K99菌毛蛋白结构基因PCR反应 ,进行PCR反应体系的优化。将 2种菌毛蛋白结构基因的扩增引物混合进行PCR ,同时检测K88及K99菌毛蛋白结构基因。经优化试验 ,筛选出 5 0 μLPCR反应体系中各成分的最适用量为 :Mg2 + 浓度 2mmol L ,Taq酶 5U ,dNTPs 2 0 0mmol L ,每条引物 5 0pmol,模板量 1 0 0CFU ,并研制成功用于临床检测的PCR诊断试剂盒。

ETEC菌毛蛋白K99抗体PPA-ELISA检测方法的建立及初步应用

以纯化的大肠埃希菌K99菌毛蛋白为包被抗原,建立检测大肠埃希氏菌K99 Ig G抗体的间接ELISA方法。确定间接ELISA的最适反应条件,即抗原包被的ELISA板4℃过夜,最适抗原包被浓度为4.94μg·m L-1,兔抗体稀释倍数为1:50,猪抗体稀释倍数为1:200,确定最佳封闭液为100 g·L-1脱脂奶粉,最佳封闭时间为0.5 h,血清反应时间为1 h,二抗最适浓度梯度为1:2000,反应时间为37℃0.5 h,底物室温反应时间为37℃10 min,阴阳性临界值兔血清为0.25、猪血清为0.35。试验证实该间接PPA-ELISA方法的特异性强、敏感性高、重复性好,可以为疫苗效力检验和流行病学调查提供参考方法。

产肠毒素性大肠杆菌K88与K99菌毛蛋白的串联表达

根据GenBank中发表的E.coliK88、K99基因序列,分别设计合成1对引物。利用PCR技术,以大肠杆菌C83907和C83644的质粒为模板分别扩增不含信号肽的K88及K99基因。通过分离、纯化、限制性核酸内切酶酶切、连接和转化,构建了含K88-K99串联表达载体的重组菌株BL21(DE3)(pETK88CK99)。结果显示,经酶切、PCR鉴定和DNA序列分析,证实了构建的重组质粒pETK88CK99中含有K88K99融合基因,且基因序列和阅读框架均正确。经过SDS-PAGE分析,串联表达蛋白含量占菌体蛋白的40%左右,经Western blotting检测,该串联表达蛋白能被大肠杆菌K88、K99标准血清识别。结果表明,构建的重组菌株可以作为预防新生仔猪大肠杆菌性腹泻基因工程疫苗的候选菌株。

运用均匀设计法优化pST1-K99在原核系统中的表达

运用均匀设计法,对影响pST1-K99在大肠杆菌中表达的因素进行了优化,摸索出了对周质蛋白进行诱导表达的最佳条件,即pH=6.0,装液量30 mL,IPTG终浓度0.484 mmol/L,IPTG诱导时间6 h,诱导温度34℃.在此条件下,所表达的目的蛋白的平均密度从0.14提高到0.20,比优化前提高了43%.

大肠杆菌菌毛抗原K99与耐热肠毒素STⅠ融合基因的克隆与核苷酸序列测定

采用PCR技术,从大肠杆菌K99中扩增出0.54kb的K99菌毛抗原基因,然后将其克隆到pUCm-T载体上,用BglⅡ鉴定K99插入的方向并测序。选择目的基因片段插入方向正确的重组质粒经BamHⅠ和SalⅠ双酶切后,通过T4连接酶与同样经BamHⅠ和SalⅠ双酶切合成的耐热肠毒素STⅠ核苷酸序列连接,通过PCR方法鉴定分析和核苷酸序列测序分析,证明插入的K99-STⅠ融合基因片段具有正确的核苷酸序列。

特异性ETEC K99-SIgA免疫复合物增强小鼠黏膜免疫反应的研究

为探究产肠毒素性大肠杆菌(ETEC)特异性K99-SIgA免疫复合物对激发小鼠黏膜免疫反应的影响,本实验构建pET-32a-K99/BL21(DE3)原核表达载体,经IPTG诱导表达后以亲和层析方法纯化制备了重组K99蛋白(rK99);采用rK99蛋白和ETEC标准菌株K99经腹腔注射免疫BALB/c小鼠制备鼠源K99多克隆抗体;采用PBS溶解的ETEC K99菌液口服感染BALB/c小鼠,获得含有特异性SIgA抗体的粪便上清,以His pull-down制备得到特异性K99-SIgA复合物;利用特异性K99-SIgA复合物刺激ETEC K99口服感染小鼠后分离的脾淋巴细胞,分别采用ELISPOT检测细胞因子、CCK-8法检测小鼠脾T淋巴细胞增殖以及小鼠T淋巴细胞CTLL-2活力。结果显示:rK99在E. coli BL21(DE3)中高效表达,纯化蛋白浓度约4.5 mg/mL;腹腔免疫后的小鼠血清检出较高效价的K99多克隆抗体,腹腔免疫后的小鼠血清检出较高的K99多抗效价;以ETEC K99菌液口服感染小鼠获得大量的特异性SIgA抗体,抗体水平在感染后42 d达到高峰;制备获得特异性K99-SIgA复合物,浓度约为2 mg/mL,K99多抗能够有效地与特异性K99-SIgA复合物反应;特异性K99-SIgA复合物刺激小鼠脾淋巴细胞相比K99单独抗原能更有效地上调TNF-α、IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-6、IL-5细胞因子分泌水平,促进小鼠脾T淋巴细胞及小鼠效应T细胞CTLL-2的增殖活化,表明特异性K99-SIgA免疫复合物能够有效地增强小鼠的黏膜免疫应答。本研究为免疫复合物口服疫苗的研制提供了参考依据。

产肠毒素大肠埃希菌K99菌毛基因的克隆与原核表达

本试验采用产肠毒素大肠埃希菌(ETEC)K99菌毛基因完整编码框的特异性引物,以牛源大肠埃希菌C83912基因组DNA为模板,扩增出大小为498bp的ETEC K99菌毛基因完整编码框,克隆至pMD19-T载体,阳性重组质粒pMD19-T-K99经PCR、双酶切鉴定和测序正确后,双酶切产物与pET-32a(+)载体连接,构建原核表达载体pET-32a(+)-K99,转化原核表达工程菌BL21(DE3),阳性转化子经IPTG诱导获高效表达,Western blot证明原核表达的K99重组蛋白能与K99单因子血清发生特异性反应,重组蛋白免疫家兔后可产生特异性抗体,证明重组蛋白具有良好的抗原性。ETEC K99原核表达质粒的构建和表达产物抗原性研究,为进一步研究K99亚单位疫苗以及制备K99特异性抗体奠定了基础。

共表达ETECK99、K88菌毛蛋白重组干酪乳杆菌的构建

将PCR扩增的K99和K88-LTB基因片段串联插入到干酪乳杆菌细胞表面表达载体pLA中,构建了重组表达载体pLA-K99-K88-LTB,将其电转化干酪乳杆菌CICC 6 105,获得了表达融合蛋白pLA-K99-K88-LTB的重组干酪乳杆菌表达系统。重组干酪乳杆菌在MRS培养基中表达后,经SDS-PAGE检测,约有90 KDa的融合蛋白得到表达,蛋白大小与理论值相符合。Western-blot分析表明表达的蛋白可被鼠源K99,K88抗血清所识别。间接免疫荧光技术和流式细胞术的结果表明,融合蛋白成功地利用多聚谷氨酸跨膜蛋白pgsA基因展示在干酪乳杆菌菌体表面。