弓形虫MORN1/2基因缺失株的构建及其免疫保护性研究

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刚地弓形虫(Toxoplasma gondii)是一种专性细胞内寄生原虫,可以感染几乎所有的温血动物,引起严重的弓形虫病症,造成新生儿流产、死胎等。弱毒活疫苗对控制弓形虫的传播有潜在价值,但报道甚少。MORN基因家族因参与速殖子细胞骨架的形成过程而发挥重要作用,是作为研制抗弓形虫弱毒活疫苗的理想候选基因。本研究的目的在于构建弓形虫MORN1与MORN2基因缺失株,阐明MORN基因家族成员的在弓形虫中的生物学功能,评价它们作为弱毒活疫苗的免疫保护力,探究其作为弱毒活疫苗的潜在价值。  首先,为研究MORN2基因的生物学功能是否与弓形虫的毒力相关,我们利用CRISPR/Cas9技术,对弓形虫Ⅰ型RH虫株的MORN2基因进行了敲除。利用同源重组,在基因缺失处插入乙胺嘧啶药物抗性的片段DHFR。通过单克隆筛选以及PCR鉴定,成功获得MORN2基因缺失株。对该缺失株进行体外噬斑试验和体内毒力试验后,发现MORN2基因的缺失几乎不影响RH虫株在体外培养时的生长速度和对小鼠感染的毒力。因此我们认为MORN2基因的缺失不影响弓形虫RH虫株的毒力,其缺失株不具备成为弱毒疫苗的可能性。  然后,为了研究△MORN1弱毒株作为弱毒疫苗的潜在可能性,我们又构建了△MORN1缺失株,评价了该缺失株对小鼠的毒力影响。进而以△MORN1缺失株腹腔接种昆明鼠,并在免疫后28d和70d检测相应的体液免疫和细胞免疫指标变化情况。在免疫70d后进行攻虫实验,对免疫的小鼠通过腹腔注射的方式,分别感染RH、PYS及TgC7三种不同虫株的速殖子103个(急性感染)或通过口服的万式感染PRU包囊20个(慢性感染),检测小鼠的存活时间和包囊减少率。结果表明,经△MORN1缺失株免疫的小鼠血清中抗体水平显著升高,脾细胞产生的细胞因子水平显著升高。在急性感染试验中,免疫鼠够较好地抵御RH、PYS及TgC7三种虫株的感染。在慢性感染试验中,对PRU包囊造成的慢性感染有较好的保护作用,能够有效减少小鼠脑中包囊数量。为了探究△MORN1缺失株对弓形虫垂直传播(先天性感染)的阻断效果,分别在母鼠怀孕第12天和第18天时,口服感染PRU虫株的包囊10个或者腹腔注射RH虫株速殖子200个,观察并记录仔鼠存活数和体重变化。结果显示经△MORN1缺失株免疫的母鼠能够明显地提高仔鼠的存活率及体重,同时减少仔鼠脑中包囊数量。△MORN1缺失株能够对小鼠的急性感染、慢性感染及先天性感染具有保护作用,因此有望成为防控弓形虫病的弱毒疫苗。  综上所述,本研究通过构建弓形虫Ⅰ型RH虫株的△MORN1与△MORN2缺失株,阐明了MORN1与MORN2基因的生物学功能,进而研究了△MORN1作为弱毒疫苗的潜在价值,发现△MORN1缺失株是理想的弱毒疫苗,为弓形虫疫苗的研制与弓形虫防控奠定了基础。
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