摘要: 牛結核分支桿菌可以感染包括牛和人在內的多種哺乳動物，導致結核病，對全球公共衛(wèi)生以及農業(yè)造成嚴重威脅。愛丁堡大學羅斯林研究所的動物生物技術學教授布魯斯·懷特羅（Bruce Whitelaw）指出，牛結核分枝桿菌在世界很多國家都有流行，而常規(guī)做法是對受感染的牛進行...
牛結核分支桿菌可以感染包括牛和人在內的多種哺乳動物，導致結核病，對全球公共衛(wèi)生以及農業(yè)造成嚴重威脅。愛丁堡大學羅斯林研究所的動物生物技術學教授布魯斯·懷特羅（Bruce Whitelaw）指出，牛結核分枝桿菌在世界很多國家都有流行，而常規(guī)做法是對受感染的牛進行選擇性宰殺。而在英國，控制牛結核分枝桿菌傳播的方法是宰殺獾，但這種做法飽受爭議[1]。
應該政府通過撲殺獾來防止結核病的傳播，但這種做法引起了一些爭議。圖片來源：theguardian.com
以往研究表明，小鼠SP110基因能夠控制巨噬細胞內結核分枝桿菌（Mycobacterium tuberculosis）的生長，并誘導被感染細胞的凋亡。西北農林科技大學動物醫(yī)學院張涌教授帶領的團隊發(fā)現，通過一種稱為轉錄激活樣效應因子核酸酶（Transcription activator-like effector nuclease，TALEN）調控的基因組修飾方法，將小鼠的SP110基因插入到牛的基因組中，得到的轉基因牛表現出了對牛結核分支桿菌（Mycobacterium bovis）感染的抗性。研究論文[2]于3月2日發(fā)表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。
利用TALEN調控進行的轉基因方法，已經成功用于模式生物以及一些大型家畜，例如豬和牛。然而，該方法多用于基因敲除，而基因插入的例子比較少見，本研究也是目前為止首個利用TALEN調控向?；蚪M插入基因的研究。與傳統(tǒng)的鋅指核酸酶（Zinc-finger nuclease, ZFN）基因組修飾技術相比，TALEN方法的應用面較廣，成功率較高，毒性也比ZFN更小，且特異性更強。基于TALEN方法簡易、高效、可靠的特性，它有可能在未來的基礎研究中跟多地替代ZFN方法。
研究者分別從3頭雌性荷蘭乳牛身上獲得了胚胎成纖維細胞。在成功將小鼠SP110基因插入牛的一條常染色體后，研究者們在體外構建了胚胎，然后將其植入小母牛的輸卵管，最終誕生了23頭轉基因牛，其中13頭活過了6個月。
研究者活過6個月的轉基因牛，下標代表不同的胚胎成纖維細胞來源。圖片來源：研究論文
通過對轉基因牛外周血巨噬細胞以及皮膚、肌肉、乳汁和各主要器官的分析，確認SP110基因的表達僅限巨噬細胞。因此研究者提取了牛外周血中的巨噬細胞，在體外進行了實驗，以檢測基因SP110對牛結核分枝桿菌的抵抗能力。結果顯示，與野生型牛相比，牛結核分枝桿菌在感染了轉基因牛的巨噬細胞之后，增殖的速率較低。此外，被感染的兩種巨噬細胞也表現出了不同的細胞死亡方式：野生型牛的巨噬細胞會發(fā)生壞死，而轉基因牛的巨噬細胞則出現了凋亡。
接下來，研究者又使用支氣管滴灌的方法，來探究轉基因牛對牛結核分枝桿菌的抵抗力。在感染16周后，研究者對易受結核桿菌感染的器官和組織進行了分析，發(fā)現轉基因牛的病理學損傷明顯減少，組織和器官中的細菌含量也明顯降低。此外，在分別讓轉基因牛和野生型牛與患有結核病的牛共同生活6周后，轉基因牛的抗病能力明顯較強。
為了驗證SP110基因是否能有效地遺傳給后代，研究者通過人工授精的方式，讓轉基因牛產下后代。在對帶有SP110基因的小牛進行分析后，發(fā)現其巨噬細胞對牛結核分枝桿菌的增殖有抑制作用，并可啟動細胞凋亡過程——也就是說，轉入的SP110基因可以有效地遺傳給后代。
德國的弗里德里希·勒夫勒研究院家畜遺傳學研究所主任海納·尼曼（Heiner Niemann）認為，研究結果為探尋抗病家畜的新方法奠定了基礎，這將可以避免對染病家畜的大批宰殺以及對畜牧業(yè)的不良經濟影響。他還表示：“該研究向利用先進遺傳工具來獲得抗病家畜的目標又推進了一步。至于轉基因牛在接觸高劑量結核分枝桿菌時的抗病力，還有待進一步研究?！?/p>
