口服腫瘤疫苗可以借由腸道豐富的免疫環(huán)境來刺激強(qiáng)烈的抗腫瘤免疫反應(yīng),從而達(dá)到良好的免疫效果。研究人員對大腸桿菌(腸道中最豐富的共生菌)進(jìn)行基因工程改造獲得工程菌。該工程菌可作為口服腫瘤疫苗激活機(jī)體特異性免疫,實(shí)現(xiàn)腫瘤的預(yù)防和治療。具體研究如下:
(1)疫苗載體構(gòu)建及工程菌的制備
部分腸道細(xì)菌能夠分泌外膜囊泡(OMV),OMV能穿越腸道上皮屏障,活化腸黏膜內(nèi)豐富的免疫細(xì)胞。研究人員利用如圖1所示元件構(gòu)建表達(dá)載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌來制備工程菌:
(注:ClyA:OMV表面特異蛋白的基因;Ag:腫瘤細(xì)胞表面特異性抗原基因;mFc:小鼠Fc基因)
①選擇大腸桿菌來制備工程菌的原因有
大腸桿菌繁殖速度快、大腸桿菌易培養(yǎng)、便于進(jìn)行基因工程改造、便于發(fā)酵和擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、可快速獲取大量OMV、是腸道中最豐富的共生菌、大腸桿菌基因組全序列已知
大腸桿菌繁殖速度快、大腸桿菌易培養(yǎng)、便于進(jìn)行基因工程改造、便于發(fā)酵和擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、可快速獲取大量OMV、是腸道中最豐富的共生菌、大腸桿菌基因組全序列已知
(答出兩點(diǎn)即可)。
②圖1中,ClyA基因的作用是
指導(dǎo)ClyA蛋白(OMV表面特異蛋白)的合成(表達(dá)出ClyA),將融合蛋白定位到OMV表面
指導(dǎo)ClyA蛋白(OMV表面特異蛋白)的合成(表達(dá)出ClyA),將融合蛋白定位到OMV表面
;mFc基因的表達(dá)產(chǎn)物能夠與樹突狀細(xì)胞(DCs)表面的特異性受體結(jié)合,從而提高DCs
識別、攝取
識別、攝取
OMV的能力。
(2)免疫效果調(diào)節(jié)及評估
為避免長期抗原刺激引起的免疫耐受,研究人員引入阿拉伯糖誘導(dǎo)型啟動子來控制ClyA-Ag-mFc融合蛋白基因的表達(dá),即只有在阿拉伯糖存在的情況下,才會誘導(dǎo)表達(dá)融合蛋白。為進(jìn)一步證實(shí)按上述流程操作制備的工程菌在人為可控條件下引發(fā)特異性免疫反應(yīng)的效果,研究人員用健康的小鼠進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
組別 |
載體構(gòu)建具體操作 |
第0、4、8天口服阿拉伯糖 |
結(jié)果檢測 |
A組 |
空載體 |
+ |
第12天,每組隨機(jī)取5只小鼠的等量的脾臟細(xì)胞與肺轉(zhuǎn)移性黑色素瘤細(xì)胞共培養(yǎng),檢測黑色素瘤細(xì)胞存活率,結(jié)果如圖2。 |
B組 |
ClyA-mFc |
+ |
c組 |
ClyA-OVA |
+ |
D組 |
ClyA-OVA-mFc |
(a) |
E組 |
(b) |
(c) |
(注:“+”代表口服、“-”代表不口服;OVA:肺轉(zhuǎn)移性黑色素瘤細(xì)胞表面特異性抗原基因)
①D、E組的操作和口服情況分別是a:
-
-
;b:
ClyA-OVA-mFc
ClyA-OVA-mFc
;c
+
+
。圖2結(jié)果說明工程菌在人為可控條件下引發(fā)了特異性免疫反應(yīng),理由是
D、E組含有OVA,E組在人為控制口服阿拉伯糖后產(chǎn)生特異性抗原,激活特異性免疫,對黑色素瘤細(xì)胞的殺傷率較高,黑色素瘤細(xì)胞存活率低
D、E組含有OVA,E組在人為控制口服阿拉伯糖后產(chǎn)生特異性抗原,激活特異性免疫,對黑色素瘤細(xì)胞的殺傷率較高,黑色素瘤細(xì)胞存活率低
。
②研究人員在上述實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,增加了實(shí)驗(yàn)小組口服阿拉伯糖的頻率和天數(shù),其目的是研究
增加(OVA)抗原表達(dá)量,是否能增加(或降低、或影響)特異性免疫效果
增加(OVA)抗原表達(dá)量,是否能增加(或降低、或影響)特異性免疫效果
。
(3)該工程菌的開發(fā)為不同腫瘤的精準(zhǔn)治療提供了可能。參考本實(shí)驗(yàn),利用圖3設(shè)計針對治療皮下結(jié)腸腫瘤的工程菌表達(dá)載體元件
i:ClyAii:皮下結(jié)腸腫瘤表面特異性抗原基因iii:mFc
i:ClyAii:皮下結(jié)腸腫瘤表面特異性抗原基因iii:mFc
。