出血性大肠杆菌（Enterohemorrhagic Escherichia coli，EHEC）O157: H7是一种危害严重的食源性致病菌，能引发腹泻、出血性结肠炎，以及溶血性尿毒综合症等。该病原菌的宿主是以牛为主的反刍动物，可随宿主粪便排放到环境中，通过食物、水感染人类。面对EHEC O157: H7的感染，尚缺乏有效的治疗方案，给宿主接种疫苗则能较好地预防相关疾病暴发。迄今为止，只有两种牛用皮下接种疫苗实现了商品化，但是复杂、昂贵的接种程序使这些传统疫苗未能被市场接受。鉴于EHEC O157: H7在动物粘膜表面定植，能激活粘膜免疫反应且成本低、使用方便的植物口服疫苗或能取代传统疫苗真正地走入市场。
华南植物园与阿根廷Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular INTA-CONICET的研究人员自2015年起致力于研发O157: H7的植物口服疫苗。他们首先选择了能有效激活免疫反应的EspB和γ-intimin C280作为抗原基因，设计了带有不同启动子、终止子等元件组合的表达载体（图1）。然后利用容易种植、生物量大且能直接食用或制成冻干粉的生菜为作寄主植物，通过农杆菌介导的遗传转化方法获得了能稳定遗传并能高表达抗原蛋白的生菜株系。蛋白检测结果表明，抗原在嫩叶中的含量最高：在苗龄为30天的T2植株的未完全展开的叶片中，EspB和γ-intimin C280含量分别达到32和51 μg/ g鲜重。若用含< 3 μg抗原蛋白的生菜粉末对小鼠进行连续6天的经口灌胃（图2），即可诱导小鼠产生粘膜免疫反应，并减少EHEC O157: H7的定植（图3）。由此可见，这些转基因生菜均具有制成动物口服疫苗的潜力。为提高转基因生菜的生物安全性，研究人员在转基因株系中加入了重组位点lox、RS2（图1），以便日后能使用Cre-lox和CinH-RS2的重组系统对标记基因和整串转基因进行删除，以避免转基因的漂移所带来危害。此外，由于这些转基因株系中还含有attP重组位点（图1），因此，人们还能通过Bxb-att和Cre-lox系统的综合使用，定点整合新的抗原基因或者利用新基因替换旧基因，升级生菜口服疫苗。
该工作由工程师苏韵琳博士（第一作者）等人在前研究员区永祥（通讯作者）博士的指导下完成，并以题为 “Enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 antigens produced in transgenic lettuce effective as an oral vaccine in mice” 发表于SCI杂志Theoretical and Applied Genetics (2023): 136: 214上。我园为第一完成单位。该研究获得了广东省基础与应用基础研究基金区域联合基金青年基金项目 （2020A1515110765）、国家重点研发计划项目（2016YFD0101904）、中国科学院前沿科学重点研究项目（QYZDY-SSW-SMC010）以及阿根廷国家科学技术促进机构项目基金（PICT-2018-02280）的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1007/s00122-023-04460-5
图1 表达载体的T-DNA结构图
图2 小鼠试验流程图
图3 饲喂转基因生菜后小鼠的免疫反应和小鼠排泄物中的EHEC O157:H7含量