目的:构建针对大肠埃希菌的重组发光噬菌体（HT7），并评估其对大肠埃希菌的鉴定能力。方法:首先通过基因工程构建小向导RNA表达质粒pCRISPR-sg（1~10）和PFN-1000同源重组质粒菌株，并用双层平板筛选切割效率最高的小向导RNA（sgRNA）；采用同源重组与规律成簇的间隔短回文重复（CRISPR）系统联合介导的基因编辑技术，将Nanoluc萤光素酶基因整合入T7噬菌体10A基因下游的非编码区，并成功构建发光噬菌体HT7；通过噬菌斑实验和液体扩增实验评估HT7噬菌体与T7噬菌体生物特性差异；此外用2022年1月至2023年6月解放军总医院第一医学中心临床采集分离的51株大肠埃希菌、20株肺炎克雷伯菌、14株金黄色葡萄球菌、6株屎肠球菌、5株粪肠球菌、3株鲍曼不动杆菌和1株铜绿假单胞菌评估HT7噬菌体的检测专一性和检出限。结果:构建的10个CRISPR靶向切割系统中，sgRNA8靶标的切割效率最高，成斑效率为0.18；噬菌体经pCas9/pCRISPR/PFN-1000 3质粒系统3轮重组筛选后，PCR验证均为2 798 bp的重组噬菌体条带，说明成功构建了HT7噬菌体。重组噬菌体在裂解效率（ P<0.001）、一步生长曲线（ P=0.001）、感染复数（ P=0.031）的生物特性分析中，均有显著差异，裂解暴发点和对数生长节点均延长了10 min，最佳感染复数为0.1；临床样本测试，可识别裂解6株大肠埃希菌，其余菌株均不裂解，4.5 h内可检出低于10 CFU/ml的病原菌。 结论:成功开发了一种高效的噬菌体基因编辑系统，并成功构建发光噬菌体HT7，该噬菌体在4.5 h内能特异性检测出低于10 CFU/ml的大肠埃希菌，且对其他菌株无裂解作用，显示出良好的检测专一性和低检出限。

目的:对2020年8月21日和9月27日广州市2起食物中毒事件中分离的41株金黄色葡萄球菌（金葡菌）进行肠毒素、肠毒素基因、耐药性、耐药基因情况以及分子分型分析。方法:对2起食物中毒样本分离的41株金黄色葡萄球菌，通过多位点序列分型（MLST）和 spa基因分型方法进行分子分型；ELISA检测菌株产肠毒素型别；PCR检测肠毒素基因；采用纸片扩散法对菌株进行药敏检测。选取21株代表性菌株进行全基因组测序，分析其耐药性和毒力基因，运用Snippy进行同源性分析。 结果:2起食物中毒的41株菌经MLST和 spa基因分型方法分为ST6-t701和ST7-t091。耐药性分析显示，27株ST7-t091中有2株鉴定为耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA），其余25株ST7-t091为甲氧西林敏感金色葡萄球菌（MSSA），对7种抗菌药物耐药；14株ST6-t701菌株的耐药谱完全一致，对6种抗菌药物耐药。PCR结果显示，所有菌株都携带 sea基因。全基因组分析显示，21株金葡菌具有相同毒力基因谱 scn、 sak、 sea、 hla、 hld、 hlgA、 hlgB、 hlgC、 lukD，携带的 scn-sak-sea属于人类免疫逃避基因簇D型，位于前噬菌体?Sa3上。单核苷酸多态性同源分析显示，2株MRSA ST7-t091高度同源，而12株MSSA ST7-t091和7株MSSA ST6-t701分别聚为一簇。 结论:2020年8月21日和9月27日广州市2起食物中毒事件分别为MRSA ST7-t091和MSSA ST7-t091混合感染以及MSSA ST6-t701感染引起，菌株耐药性较强且具有高致病力。

目的:探究人源化膜金属蛋白酶——含有TRAB结构域的蛋白2A（TRABD2A）单克隆抗体对接受联合抗逆转录病毒疗法（cART）的人免疫缺陷病毒（HIV-1）感染者储存库细胞的作用效果，建立基于TRABD2A阻断抗体的全新HIV-1储存库检测方法。方法:2021年5—12月于中国医科大学附属第一医院收集研究对象51例。其中健康者2名，接受cART的HIV-1感染者（cART组）41例，未接受cART的HIV-1感染者（no-cART组）8例。采用噬菌体展示库技术构建人源化TRABD2A单克隆抗体，分别处理HIV-1感染者、未接受cART的HIV-1感染者及健康对照者的外周血单个核细胞（PBMC）和CD4+T淋巴细胞，利用荧光素酶报告系统、单分子免疫阵列检测技术等方法检测细胞培养上清中病毒含量，同时使用流式细胞术、荧光实时定量聚合酶链式反应检测处理后细胞的活化和病毒基因表达情况，比较不同处理组之间病毒释放量和表面活化标志CD25、CD69、HLA-DR（人类白细胞DR抗原）表达量的差异。结果:接受cART的HIV-1感染者的PBMC经人源化TRABD2A单克隆抗体处理后检测HIV-1产量，未处理组为0（0，440），使用负抗体所释放的病毒量为0（0，390），二者差异无统计学意义（ P>0.05），而使用正抗体所释放的病毒量为1 259（0，4 269）和3 142（1 292，5 060），与使用负抗体所释放的病毒量相比，差异均有统计学意义（ P<0.05）。利用健康对照者PBMC对感染者PBMC进行倍比稀释，经正抗体处理后病毒释放量等比例下降［未稀释、稀释5、25、125、625倍对应的HIV-1产量分别为4 670（3 339，7 697）、1 860（1 509，4 615）、1 550（1 150，2 680）、602（255，1 441）、2（0，37）］。且TRABD2A单抗处理后的细胞静息状态与未处理组差异无统计学意义（未处理组与正抗体-1处理组的CD25阳性细胞百分率分别为3.89±1.31、4.60±1.74，CD69阳性细胞百分率分别为2.50±1.27、2.18±0.51，HLA-DR阳性细胞百分率分别为7.66±3.78、8.79±3.42； P均>0.05），未处理与正抗体-1的病毒群抗原基因（Gag）表达量分别为1和0.82±0.55，差异无统计学意义（ P>0.05）。 结论:人源化TRABD2A单克隆抗体能够有效阻断TRABD2A的蛋白活性，可在不改变细胞静息状态和全基因组转录水平的情况下，显著促进HIV-1感染者外周血中储存库细胞释放子代病毒，且通过此方式所引起的储存库病毒释放量与储存库细胞数量呈正相关。

近年来，RNA被广泛应用于药物和疫苗等的研发之中，RNA在应用研究中遇到的困难可以尝试在合成RNA的过程中加入经过修饰的核苷酸来克服。基于酶合成的方法主要包括体内转录和体外转录，体内转录可以使用工程支架来促进RNA产物环状化，提高RNA的稳定性，相对经济也是其优点之一，而广泛的下游加工则是该方法的弊端；体外转录是目前RNA合成的最常用的方法，需要设计携带特异性噬菌体启动子片段(S6、T3、T7)的DNA模板，以便RNA聚合酶结合和提供转录启始信号，获得的寡核苷酸长度范围大，生产成本相对较低，可重复性强，但由于3′端存在异质性，可能导致产物末端不均匀。该方法中，仅T7 RNA聚合酶可以接受修饰的核苷酸。获得含有核苷酸类似物的短RNA分子的最佳方法是化学合成，常用的是磷酸酰胺固相合成法，主要步骤为脱三苯甲基(使用三氯或二氯乙酸溶液去除DMT基团)、缩合反应(游离的5′-羟基与活化的核苷3′-磷酸酰胺反应形成新的核苷酸间键)、加帽(使用乙酸酐/鲁替丁/N-甲基咪唑混合物将游离的5′-OH转化为乙酰酯)、氧化(不稳定的亚磷酸盐-P(III)氧化为P(V)磷酸)。化学合成可获得任何短RNA(<20 nt)的准确片段，便于引入修饰的核苷酸，但对于合成长RNA(>100 nt)效率低下，设备非常昂贵。核苷酸修饰可以调节RNA的功能，包括调控基因表达，参与一些病理过程或影响RNA的结构。获得含有修饰核苷酸的RNA分子最方便的方法是化学合成，优点是可以在RNA片段的每个位置加入修饰的核苷酸，将较多种类的修饰结合到两条RNA链中。每一种修饰都可以调节RNA的性质，这严格依赖于核苷酸单位内修饰的位置，包括核碱基、磷酸主链、核糖环等。

蛇毒已被证明具有抗炎活性,其中包含许多免疫原性弱、活性强的短肽小分子.蛇毒腺是分泌毒液的器官,含有毒素成分及调控其分泌过程的大量生物活性成分.缓激肽2型受体(B2R)参与重要的细胞内信号通路,作为炎症的调节因子成为潜在的抗炎药物开发的靶点.为了获得特异性的B2R结合肽,利用尖吻蝮蛇Deinagkistro-don acutus毒腺T7噬菌体文库对靶点B2R进行3轮生物淘选,测序获得了多个具有潜在结合能力的序列.通过序列长度、溶解性预测、稳定性预测和分子对接等一系列生物信息学分析,最终确定1个含25个氨基酸的肽段,命名为DAvp-4.合成该肽段,通过表面等离子体共振技术验证了DAvp-4和B2R的结合能力,在脂多糖诱导的巨噬细胞模型及糖尿病视网膜病变小鼠模型中肯定了其抗炎作用.此研究不但获得了一个具有成药潜力的毒腺多肽,还显示了噬菌体展示技术在筛选天然产物成分研究中的有效性.

[目的]枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是在自然界中广泛存在的革兰氏阳性菌,其抗逆性极强,能抑制大多数有害菌的繁殖,是常用的产酶菌,用其生产的蛋白酶、淀粉酶占全球工业酶产量的50％.原噬菌体(prophage)整合在宿主基因组中,可为宿主提供基因和生物学功能,非常具有研究价值.以往,有关B.subtilis原噬菌体的报道主要集中于缺陷型原噬菌体(defective prophage),本研究对一株非缺陷型活性原噬菌体(active prophage)的基因组进行解析,以扩充对非缺陷型原噬菌体的认知.[方法]使用丝裂霉素C从枯草芽孢杆菌中诱导一株噬菌体,命名为Bacillus phage Bsu-yongl(简称 Bsu-yongl).对 Bsu-yongl 进行负染、透射电镜(transmission electron microscopy,TEM)观察,用Illumina MiSeq测定其基因组序列、综合运用生物信息学工具对其进行基因功能注释和系统进化分析.[结果]Bsu-yong1与PBSX类缺陷型原噬菌体在形态上相似,但Bsu-yong1具有完整的噬菌体基因组,这与缺陷型原噬菌体不同,后者在包装过程中不能正确包裹自身的基因组,而是随机包裹一段宿主染色体.Bsu-yong1基因组全长为43 590 bp,G+C含量为41％,含有62个开放阅读框(open reading frame,ORF),呈模块化分布.Bsu-yong1拥有基因编码 T7SS 效应器 LXG 多态性毒素(T7SS effector LXG polymorphic toxin)、ImmA/IrrE 蛋白和SMI1/KNR4蛋白.前二者为细菌毒素(toxin),后者为抗毒素(antitoxin),toxin-antitoxin是细菌免疫系统重要成员,参与菌间竞争与环境适应.此前,尚未有编码LXG polymorphic toxin的基因在噬菌体中被发现和报道.在基于全基因组比对构建的蛋白谱进化树(proteomic tree)中,Bsu-yong1与噬菌体sv105、rho14、vB_BteM-A9Y聚集形成一个独立的进化支(clade),基因组比对显示它们基因组的复制与调控模块具有高度保守性,它们共享29个核心基因(core gene),均具有PBSX样形态特征.Bsu-yong1与其他噬菌体的进化距离较远.将Bsu-yong1与所有噬菌体进行比对,得到的成对序列比较(pairwise sequence comparison,PASC)最大值为46.72％,小于属边界值(70％).[结论]vB_Bsu-yong1在有尾纲中代表一个新的未知的属;建议构建一个新的科(family),该科由Bsu-yong1与噬菌体sv105、rho14、vB_BteM-A9Y组成.vB_Bsu-yong携带免疫相关基因,它可能有利于宿主在菌间竞争中获胜和适应环境.本研究丰富了噬菌体基因数据库,拓展了对芽孢杆菌活性原噬菌体的认知.

使用全人源噬菌体单链抗体文库进行筛选,获得特异性靶向磷脂酰肌醇聚糖-3 (GPC3)的单链抗体,并对单链抗体的生物学活性和抗原表位进行鉴定.经过4轮“结合-淘洗-洗脱-扩增”后,利用噬菌体ELISA和IMGT数据库分析抗体序列的靶向性和完整性.单链抗体的基因序列与表达载体pET-22b进行双酶切并连接,重组载体转化大肠杆菌E.coli Rosetta (DE3),抗体表达后经Ni2+柱亲和层析纯化,通过SDS-PAGE和Western blot对单链抗体分子质量进行鉴定.抗体对抗原的亲和力常数通过ELISA和SPR实验获得,流式细胞术分析其与细胞膜受体的结合能力.经筛选获得4个单链抗体(1F7、1D7、1D4和1B10)具有良好的靶向性和亲和力,其中1F7单链抗体的亲和力和结合能力最高.本课题抗GPC3单链抗体为双特性抗体和免疫毒素等新一类免疫治疗药物的开发奠定基础.

目的:从人尿道上皮细胞(SV-HUC-1)T7噬菌体展示cDNA文库筛选生殖支原体黏附蛋白(MgPa)的互作蛋白.方法:以原核表达、纯化的重组生殖支原体黏附蛋白(rMgPa)为靶分子,对人尿道上皮细胞T7噬菌体展示cDNA文库进行4轮生物淘选,采用T7特异性引物扩增阳性克隆的插入片段,PCR产物测序后进行BLAST分析,间接ELISA、斑点免疫印迹和Far-western blot检测阳性噬菌体与rMgPa的特异结合.结果:经过4轮生物淘选,噬菌体克隆富集明显;DNA测序后经BLAST比对分析,结果表明随机挑取的32个阳性克隆包括7种不同序列,其中以RPL35重复次数最多;间接ELISA、斑点免疫印迹和Far-western blot结果表明7个代表性噬菌体均能与rMgPa特异结合.结论:60S核糖体蛋白L35(RPL35)可能是MgPa的互作蛋白,为深入了解MgPa的生物学功能以及生殖支原体的致病机制奠定了实验基础.

目的 了解健康人群和丙型肝炎病毒(HCV)-RNA阳性患者血清标本中病毒群落的组成;比较健康组与 HCV感染组血清标本中病毒群落组的差异性;挖掘新型HCV及其他新病毒.方法 提取血浆样品中的全部核酸,反转录后采用Illumina index primers进行扩增构建病毒文库,随后进行Miseq深度测序,通过生物信息学分析筛选出与病毒相关的序列.结果 HCV01文库中总病毒序列数为1 514条,主要由黄病毒科(48％)、指环病毒科(29％)、反转录病毒科(7％)、微小噬菌体科(2％)构成;HCV02文库中总病毒序列数为2 820条,主要由指环病毒科(61％)、黄病毒科(18％)、反转录病毒科(8％)、微小噬菌体科(1％)构成;HCV03文库中总病毒序列数为3 534条,主要由指环病毒科(78％)、黄病毒科(4％)、反转录病毒科(4％)、人类内源性反转录病毒科(2％)、微小噬菌体科(1％)构成;HCV04文库中总病毒序列数为3 549条,主要由指环病毒科(90％)、反转录病毒科(2％)构成.结论 血液中存在多种病毒,HCV感染患者血液中主要存在指环病毒科、黄病毒科、反转录病毒科病毒,而健康人群血液中主要为指环病毒科、反转录病毒科病毒;血清中 HCV水平可能对指环病毒科病毒的复制有抑制作用,即HCV水平越高则指环病毒科病毒水平越低.

目的 利用分枝杆菌噬菌体重组系统构建结核分枝杆菌R v2346 c基因敲除株,体内感染小鼠肺组织,观察R v2346 c基因的毒力,从而探讨结核分枝杆菌R v2346 c基因功能.方法 构建同源交换位点,随后将其整合到结核分枝杆菌噬菌体基因组,获得噬菌粒,将噬菌粒导入耻垢分枝杆菌,获得整合有同源交换位点的重组噬菌体,经体外扩增获得高滴度的重组噬菌体,对结核分枝杆菌进行转染,将转染后的结核分枝杆菌涂布到潮霉素抗性的固体培养基,37℃培养4周,挑取单克隆,通过PCR验证基因敲除成功,将野生株(wild type,WT)及敲除株(knockout,KO)结核分枝杆菌感染C57BL/6J小鼠肺组织,6～8周后观察小鼠死亡率、小鼠肺组织炎性反应程度及肺组织结核分枝杆菌体外培养菌落形成数.两组间比较采用配对t检验,率的比较采用χ2检验.结果 经鉴定PCR产物及插入片段大小与预期值相符,且为所需目的基因片段,成功切除靶片段,体内感染小鼠6～8周,KO株感染小鼠肺组织后,体外菌落形成数明显低于WT株感染(15.0±0.8比90.0±1.5,t=23.0361,P<0.05),小鼠肺组织炎性反应程度明显轻于WT株感染(1040±89比1960±56,t=7.1016,P<0.05),其小鼠总死亡率明显低于W T株感染(53％ 比20％,χ2=6.1112,P<0.05).结论 成功构建了噬菌体介导的结核分枝杆菌R v2346 c基因敲除株,为R v2346 c基因功能的研究奠定了基础.