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捻转血矛线虫是毛圆科血矛属消化道线虫,感染牛、绵羊、山羊及其他反刍动物,引起动物贫血及贫血综合症,严重的可致动物大批死亡,特别是羔羊,给畜牧业生产带来巨大经济损失。目前,主要采用化学药物治疗该病,但药物残留严重,加之抗药性虫株的出现和蔓延,使得化学治疗方法受到了严重挑战。应用免疫学方法防治该病十分迫切和必要。Hc38基因在捻转血矛线虫肠上皮微绒毛内高丰度表达,据推测它的表达产物是一种重要的功能蛋白,与其吸血和免疫逃避机制有关。该基因表达产物的196-512位氨基酸构成的保守结构域属于功能未知的蛋白家族pf04910,该家族目前有71条蛋白序列登录在GeneBank上,它们分属于45种生物,其中的14种为人类或动物的重大血源性疫病病原或传播媒介。GenBank中注册了该抗原基因的全序列,然而他的功能国内外尚无相关资料报道。本研究主要内容如下:
⑴根据捻转血矛线虫Hc38基因产物(登录号:AY749124)保守结构域所在核酸序列设计1对引物,该引物包含Kozak序列、HindⅢ酶切位点、XbaⅠ酶切位点。以含有捻转血矛线虫Hc38基因保守结构域片段的pMD19-T为模板,经PCR扩增获得Hc38基因保守结构域片段,酶切、连接后获得重组质粒pcDNA3.1-Hc38。经酶切分析、序列测定和PCR鉴定,证实了插入片段的正确性。
⑵以实验中得到的含Hc38基因保守结构域片段的菌种大量培养,碱裂解法分批大量提取质粒。用PEG法纯化质粒,取适量测定OD260/OD280值在1.8-2.0之间,结果所获质粒符合转染实验动物的要求,并根据OD260定量。本实验佐剂采用分枝型PEI衍生物和特定成分的GenEscortTM及人工制备的脂质体,将质粒DNA用脂质体包裹后,油镜下观察,该佐剂不改变分子结构,可以降低DNA的抗原性,减少质粒的用量,具有缓释和控释作用,本实验对基因转染佐剂进行初步探索,以期望达到理想的试验效果。
⑶采用虫体取卵和孵化后感染驱虫后的绵羊,然后大量收集感染羊粪便,集中孵化,就可得到大量单一捻转血矛线虫三期幼虫。
⑷将Hc38保守结构域部分所在真核表达载体pcDNA3.1-Hc38分别采用不同免疫程序、不同免疫途径和不同剂量免疫绵羊。用10000条捻转血矛线虫第三期幼虫攻击后,对不同组绵羊排出虫卵数、虫卵孵化率和成虫数进行统计分析。结果表明,免疫组绵羊排出虫卵减少66%、成虫减少33%。特别值得注意的是免疫组的静脉注射方式产生抗体最高,相应羊的虫卵数和成虫数低。
⑸捻转血矛线虫Hc38基因保守结构域部分及最大ORF部分片段所在原核表达载体pPROEXHTa-Hc38、pET28a-Hc38-orf分别转化入宿主菌DH5a、BL21,IPTG诱导后,大量收集菌体,经过破碎、洗涤、溶解、复性、纯化后,然后分别免疫绵羊。用10000条捻转血矛线虫第三期幼虫攻击后,对不同组绵羊排出虫卵数、虫卵孵化率和成虫数进行统计分析。结果发现原核表达保守结构域抗原和原核表达ORF抗原均诱导产生了相应抗体。将DNA疫苗、两种蛋白疫苗分别与对照组比较,免疫组绵羊排出虫卵减少依次为83%、57%和81%;绵羊成虫减少依次为13.5%、54%和55%。本实验显示Hc38基因对绵羊捻转血矛线虫虫卵及成虫发育具有明显的抑制作用。