颇受关注的新型黏膜疫苗——非基因修饰表面改造的乳酸菌

爱猪网关晓华 2016-12-02 09:50:23

近年来,微生物表面展示技术成为颇受关注的新型生物技术之一。该技术是通过将靶蛋白基因序列与特定载体蛋白基因序列融合后导入宿主细胞,使靶蛋白表达并定位于细胞表面,其在疫苗研制、诊断、全细胞吸收剂、新型生物催化剂等方面已得到研究与应用。其中,非基因修饰表面改造的乳酸菌因具有安全性和益生菌性质作为粘膜递送载体应用于粘膜疫苗具有不可估量的发展前景。

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乳酸菌(LAB)不仅有维持正常肠道功能的益生作用,还有十分重要的免疫调节功能,可直接向树状突细胞(DC)递呈抗原,还可吸附到粘膜表面,甚至选择性吸附到M细胞,有效刺激先天性免疫,激发针对特定病原体的免疫应答。

常用的细菌载体,如沙门氏菌、致弱李斯特菌等,均存在毒力返强的问题,因此,将抗原蛋白或表位转运至粘膜表面并能够引发宿主免疫应答的LAB成为更好的选择。为了规避使用低公众接受性和严格监管审查的基因修饰的微生物,没有基因修饰表面改造的LAB将更安全且更优先选用于粘膜疫苗中。

LAB作递送载体具有诱导粘膜表面抗原特异性分泌型IgA免疫应答的潜能,还可诱导全身免疫应答。其本身还具有免疫佐剂活性。此外,免疫记忆细胞还可当机体再次接触抗原时迅速产生粘膜IgA免疫应答。

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那么,如何获得非基因修饰表面改造的乳酸菌呢?首先,乳酸菌的来源是非基因修饰的工程菌,更优选物种自身携带的益生菌进行改造;其次,是将靶分子附着到非基因修饰的LAB表面,包括活的LAB和非活的细菌样颗粒(BLP)。目前,用于获得靶分子的细菌表面展示主要包括基因和化学两种方式。

在基因方法中,共价结合和非共价结合是将重组蛋白锚定到细菌表面的两种主要方式。共价结合需要酶的介入或添加交联剂,因此,仅可以在具有基因修饰的生产细胞中实现。非共价结合不需要额外试剂,是用于非基因修饰LAB展示靶分子的主要策略。

LysM结构域、WxL结构域、表层(S层)蛋白是用于结合非基因修饰LAB的主要锚定结构域。活LAB细胞上的异源表面展示所释放的融合蛋白位于培养基中还是通过共价或非共价的相互作用而附着于生产细胞表面取决于使用哪种类型的锚定结构域。

通过热酸等预处理活LAB细胞得到非活性BLP作为亲和珠分离融合蛋白。该融合蛋白借助分泌信号肽分泌到培养基中,简单离心即可得到,易在工业生产中应用。已有研究将BLP展示平台用于防治志贺氏菌病和沙门氏菌病的疫苗。

蛋白质或肽通过化学方式显示为嵌合蛋白。相似保守结构组成的细胞壁也可通过化学技术用于大量分子的表面展示。将化学方法获得目标化合物附着的细胞壁前体掺入到活细胞中的策略只能用于没有基因修饰的活LAB,且与基因方法相比,显示在活LAB细胞上分子的量高很多。在此化学方法基础上,任何化合物可显示在细菌表面上,为使用没有基因修饰活LAB的新技术和应用打开大门。

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以乳酸菌为载体将治疗性蛋白或抗原传递至粘膜表面,继而诱导粘膜免疫和系统免疫成为乳酸菌新功能开发的一个重要方向。而粘膜疫苗就是通过粘膜表面特异性中和抗体和诱导细胞免疫来引发广泛而有效的保护性免疫。其具有比其他疫苗接种程序更容易且更适于大规模施用的优势。因此,非基因修饰表面改造的乳酸菌可产生在菌体表面展示的抗原蛋白将成为新的具有发展潜力的粘膜疫苗。


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