本技术涉及生物工程领域,介绍了一种利用染色体诱导裂解系统制备鮰爱德华菌突变株的方法及其应用。该方法通过改造鮰爱德华菌中的酰基高丝氨酸内酯合成酶基因LuxI,实现了菌蜕的高效制备,为生物工程研究和应用提供了新途径。
背景技术
鮰爱德华菌是一些鲇形目经济鱼类的主要病原菌之一,其感染可致斑点叉尾鮰、六须鲇和黄颡鱼等发生急性肠型败血症、败血症和红头病。在自然情况下,鮰爱德华菌也可感染非鲇形目鱼类,近年来的研究显示其流行区域和感染对象还在不断扩大,严重制约了相关水产养殖产业的健康发展。
当前,对鱼类细菌性疾病的防治仍然主要依赖于抗菌药物的使用,但患病鱼通常食欲下降,会严重降低药物的利用率,而且抗菌药物的大量使用还会造成药物残留、水环境污染、病原菌耐药性增加以及鱼类的生理障碍等潜在问题。已有研究表明(王启要.中国鱼类疫苗技术研发及应用研究进展[J].大连海洋大学学报,2022,,37(01):1-9),疫苗是防控感染性疾病最为经济有效的措施之一。传统灭活疫苗和亚单位疫苗具有良好的安全性,但免疫原性普遍较弱;减毒活疫苗虽能诱导机体产生强烈的免疫应答,然而潜在的安全问题,如回复突变和扩散风险又难以消除。因此,开发一种稳定、高效、安全的疫苗,对于防控鮰爱德华菌及其所致疾病就具有十分重要的意义。
菌蜕是革兰阴性菌被噬菌体PhiX174裂解基因E裂解后所形成的不含胞质内含物的完整细菌空壳。由于保留了细菌原有的表面结构和特性,菌蜕具有优异的免疫原性,同时兼具佐剂特性,可以诱导机体产生强烈的细胞免疫和体液免疫,因而较常规疫苗具有更好的免疫保护效果。此外,菌蜕可以通过发酵大量生产,冻干的菌蜕可以在室温下长期储存而不降低其免疫效力。菌蜕的周质空间和空腔还能够携带或递送抗原、核酸和各种药物。因此,菌蜕具有巨大的应用和发展前景。
目前,鮰爱德华氏菌菌蜕的制备主要通过温控系统裂解系统进行。在该系统中,裂解基因E被置于温控表达系统λpL/pR-cI857控制之下,通过简单的升温(28℃→42℃)即可诱导基因E表达。但这一策略忽略了鮰爱德华菌本身的生物学特性——适宜生长温度为26℃-30℃,超过30℃就无法生长,因此在后续研究中,鮰爱德华菌菌蜕的制备被改进为通过阿拉伯糖诱导型溶菌质粒进行。不过由于仍是通过携带裂解基因E的外源质粒的诱导表达来实现,存在抗性基因扩散的风险。此外,在裂解过程中随着跨膜通道的形成质粒易丢失,使得宿主菌不能被完全灭活,存在潜在的生物安全风险。
实现思路