嗜麦芽窄食单胞菌外膜蛋白OMPs免疫保护作用的研究

Stenotrophomonas maltophilia is a new emerging global opportunistic Gram-negative pathogen, which widely exists in nature world and hospital settings. The infections associated with S.maltophilia include respiratory tract infections,bacterium,biliary and urinary tract infections,skin and soft tissue infection, bone and joint infections, endocarditis, meningitis, and ocular infections. Treatment to the infections is increasing challenging for clinical physicians due to the intrinsic resistance and uncertainties in vitro susceptibility test of S. maltophilia. At present, study about the immunoprotection of outer membrane proteins (OMPs) from S. maltophilia is limited, and effective vaccines also lacks. Therefore, new approach is needed to treat and/or prevent this harmful pathogen. In previous study, the antiserum of whole bacteria was detected to have powerful immunoregulation and killing effects to bacteria. The OMPs of bacteria are the crucial protective antigens, which was confirmed existing Gram-negative bacteria, such as Escherichia coli, Haemophilus influenzae, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii. Immunoproteomics can rapidly and effectively screen immunogenic candidate proteins of bacteria. In the report, we has identified the immunogenic OMPs of S. maltophilia by immunoproteomics. Immunogenicity of OMPs will be verified by ELISA, and the protective effect will be also evaluated via a series of challenge studies and survival assays in vitro. The protective OMPs may be a vaccine candidate molecules. In a word, we expect to provide new advanced strategy for preventing and controlling the infections of S. maltophilia.

嗜麦芽窄食单胞菌已成为一种新兴的全球性革兰阴性条件致病菌，由于该菌对部分抗菌药物天然耐药和体外药敏试验结果的不确定性，给临床抗感染治疗带来极大挑战。目前，国内外针对嗜麦芽窄食单胞菌的免疫保护作用研究较少。本课题组前期研究发现，该菌的全菌抗血清具有强大的免疫调理功能，可增强人全血对细菌的杀伤作用，而革兰阴性菌的外膜蛋白（outer membrane proteins，OMPs）作为细菌的一种重要免疫原性蛋白，已经在多种细菌中被证实具有保护作用。本研究以免疫蛋白质组学筛选具有免疫原性的嗜麦芽窄食单胞菌外膜蛋白，通过基因工程技术制备重组蛋白并对筛选到的蛋白进行免疫原性研究，评价重组蛋白（抗原）的免疫保护作用，发现新的保护性抗原，深入研究新的保护性抗原的可能生物学功能，寻找和开发亚单位疫苗候选分子，为该菌感染的治疗和预防提供新的策略。

嗜麦芽窄食单胞菌( Stentrophomonas meltophilia, S. meltophilia )是一种全球性的多药耐药菌。嗜麦芽窄食单胞菌感染已成为一种严峻的挑战。目前还没有预防和治疗嗜麦芽窄食单胞菌感染的有效措施，临床上只能抗菌药物联合使用，但疗效差。本研究目的是寻找和开发嗜麦芽窄食单胞菌外膜蛋白亚单位疫苗候选分子，为该菌感染的治疗和预防提供新的策略。本研究通过免疫蛋白质组学筛选具有免疫原性的嗜麦芽窄食单胞菌外膜蛋白并用质谱对其进行鉴定，利用基因工程技术制备质谱鉴定出的外膜蛋白A（OmpA）和Smlt4123相应的重组外膜蛋白。用嗜麦芽窄食单胞菌灭活全菌（IWC）与重组外膜蛋白皮下免疫小鼠，通过体外调理吞噬实验和体内攻毒实验分别评价IWC与重组外膜蛋白的免疫保护作用，发现皮下免疫IWC和重组外膜蛋白均可诱导小鼠产生高水平的IgG抗体；IWC抗血清和重组外膜蛋白Smlt4123（rSmlt4123）的抗血清在体外具有明显的调理杀伤作用，而重组外膜蛋白A（rOmpA）抗血清没有表现出明显的调理杀伤作用；皮下免疫rSmlt4123在体内的攻毒试验中可明显降低免疫组小鼠血中的菌量。用rOmpA滴鼻免疫小鼠，发现滴鼻免疫rOmpA可诱导小鼠产生系统性的抗体反应和局部性的抗体反应，通过体外再刺激免疫小鼠的脾细胞发现滴鼻免疫rOmpA可诱导小鼠产生高水平IFN-γ、IL-2、IL-17A细胞因子，通过滴鼻攻毒实验发现攻毒后24h，滴鼻免疫rOmpA可降低免疫组小鼠肺组织的菌量和肺泡灌洗液炎症因子（TNF-α、IL-6）的水平。综上所述，我们通过蛋白质组学筛选出具有免疫原性嗜麦芽窄食单胞菌外膜蛋白，并通过体内外实验验证、评价外膜蛋白的免疫保护性，结果显示Smlt4123和OmpA蛋白可以作为对抗嗜麦芽窄食单胞菌感染的疫苗候选分子。