牛結(jié)核病（Bovine Tuberculosis，bTB）是由牛分枝桿菌（Mycobacterium bovis） 引起的一種人畜共患傳染病，主要危害牛群健康，同時對人類公共衛(wèi)生構(gòu)成威脅。MPB70 抗原是牛分枝桿菌分泌的一種重要蛋白抗原，具有高度特異性和免疫原性，在牛結(jié)核病的診斷、流行病學(xué)調(diào)查及疫苗研發(fā)中具有關(guān)鍵應(yīng)用價值。以下從其生物學(xué)特性、表達與應(yīng)用等方面詳細介紹：

一、MPB70 抗原的生物學(xué)特性

1. 來源與結(jié)構(gòu)
   MPB70（Mycobacterium bovis Protein B 70）是牛分枝桿菌在體外培養(yǎng)及體內(nèi)感染過程中主動分泌的一種小分子蛋白，分子量約 26 kDa（因翻譯后修飾略有差異）。其編碼基因（mpb70）位于牛分枝桿菌基因組的保守區(qū)域，僅在牛分枝桿菌及少數(shù)近緣分枝桿菌（如卡介苗 BCG 的某些菌株）中表達，而在結(jié)核分枝桿菌（M. tuberculosis）中因基因沉默幾乎不表達，這一特性使其成為牛分枝桿菌特異性診斷的理想靶標。

2. 功能與免疫原性

   • 分泌功能：MPB70 是牛分枝桿菌的主要分泌蛋白之一，在感染早期即可被宿主免疫系統(tǒng)識別，誘導(dǎo)機體產(chǎn)生特異性抗體和細胞免疫應(yīng)答。
   • 免疫原性：MPB70 具有強免疫原性，感染牛分枝桿菌后 2-4 周，機體即可產(chǎn)生針對該抗原的抗體，且抗體持續(xù)時間較長，可作為感染的標志性免疫指標。
   • 特異性：如前所述，MPB70 的表達具有嚴格的菌種特異性（主要限于牛分枝桿菌），這使其能夠有效區(qū)分牛結(jié)核病與其他分枝桿菌感染（如結(jié)核分枝桿菌引起的人結(jié)核病），避免交叉反應(yīng)。

二、MPB70 抗原的表達系統(tǒng)

MPB70 為分泌型蛋白，結(jié)構(gòu)相對簡單（無復(fù)雜糖基化修飾需求），原核和真核表達系統(tǒng)均可用于其重組表達，具體選擇取決于應(yīng)用場景：

 

表達系統(tǒng) 優(yōu)勢與不足 適用場景 原核表達系統(tǒng)（如大腸桿菌） 優(yōu)勢：表達量高（可達 50-200 mg/L），培養(yǎng)成本低，易于大規(guī)模制備；
不足：大腸桿菌無分泌系統(tǒng)，重組 MPB70 多存在于胞內(nèi)或形成包涵體，需破碎細胞提取，可能含內(nèi)毒素，需額外純化步驟去除。 診斷抗原大規(guī)模生產(chǎn)、抗體檢測試劑盒制備 真核表達系統(tǒng)（如酵母、昆蟲細胞） 優(yōu)勢：可模擬天然蛋白的折疊和部分翻譯后修飾（如磷酸化），抗原活性更接近天然狀態(tài)；分泌表達可簡化純化流程；
不足：表達量較低（酵母約 5-30 mg/L），成本較高，周期較長。 高靈敏度診斷試劑、免疫機制研究 分枝桿菌自身表達 優(yōu)勢：可獲得與天然 MPB70 結(jié)構(gòu)完全一致的蛋白（含天然分泌修飾）；
不足：分枝桿菌培養(yǎng)周期長（2-4 周），產(chǎn)量極低，成本高昂，僅用于基礎(chǔ)研究。 天然抗原結(jié)構(gòu)分析

 

實際應(yīng)用：原核表達系統(tǒng)（尤其是大腸桿菌）是重組 MPB70 的主要生產(chǎn)方式，通過優(yōu)化誘導(dǎo)條件（如低溫誘導(dǎo)）和純化工藝（如鎳柱親和層析 + 凝膠過濾），可獲得高純度、高活性的抗原，滿足診斷需求。

三、MPB70 抗原的應(yīng)用價值

1. 牛結(jié)核病診斷試劑開發(fā)
   MPB70 的特異性和免疫原性使其成為牛結(jié)核病血清學(xué)診斷的核心抗原，主要應(yīng)用于以下檢測方法：

   • 酶聯(lián)免疫吸附試驗（ELISA）：以重組 MPB70 包被酶標板，檢測牛血清中的特異性抗體。該方法敏感性（80%-90%）和特異性（>95%）均高于傳統(tǒng)的結(jié)核菌素皮試（TST），可快速篩查大規(guī)模牛群，尤其適合隱性感染牛的檢出。
   • 膠體金免疫層析試紙條：將 MPB70 固定于試紙條檢測線，可實現(xiàn)現(xiàn)場快速檢測（10-15 分鐘），操作簡便，無需專業(yè)設(shè)備，適合基層獸醫(yī)或屠宰場檢疫。
   • 免疫印跡試驗（WB）：作為 ELISA 陽性樣本的確認試驗，通過 MPB70 與血清抗體的特異性結(jié)合帶，排除假陽性，提高診斷準確性。

   相比傳統(tǒng)的結(jié)核菌素試驗，基于 MPB70 的血清學(xué)方法可避免因卡介苗（BCG）接種或環(huán)境分枝桿菌感染導(dǎo)致的交叉反應(yīng)，特異性更優(yōu)。

2. 流行病學(xué)調(diào)查
   通過檢測不同地區(qū)牛群中 MPB70 抗體的陽性率，可評估牛結(jié)核病的流行強度和傳播趨勢，為制定區(qū)域防控策略（如撲殺陽性牛、凈化牛群）提供數(shù)據(jù)支持。例如，在非洲、南美等牛結(jié)核病高發(fā)地區(qū)，MPB70-ELISA 被廣泛用于監(jiān)測疫情動態(tài)。

3. 疫苗研發(fā)輔助
   盡管目前牛結(jié)核病尚無商業(yè)化疫苗，但 MPB70 作為免疫優(yōu)勢抗原，常被納入亞單位疫苗候選成分。研究表明，MPB70 可誘導(dǎo) Th1 型免疫應(yīng)答（如 IFN-γ 分泌），與其他抗原（如 MPB83、ESAT-6）聯(lián)合使用時，可增強免疫保護效果，為新型疫苗設(shè)計提供思路。此外，MPB70 抗體水平也可作為疫苗免疫效果的評價指標之一。

四、研究挑戰(zhàn)與優(yōu)化方向

1. 診斷敏感性的提升
   部分慢性感染或免疫抑制的牛只可能產(chǎn)生低水平 MPB70 抗體，導(dǎo)致 ELISA 檢測假陰性。解決方案：

   • 聯(lián)合其他特異性抗原（如 MPB83、CFP10）構(gòu)建多抗原檢測體系，覆蓋不同感染階段的免疫應(yīng)答；
   • 優(yōu)化抗原包被濃度和反應(yīng)條件（如延長孵育時間），提高對低滴度抗體的檢出能力。

2. 原核表達抗原的活性優(yōu)化
   大腸桿菌表達的 MPB70 可能因折疊錯誤導(dǎo)致抗原活性下降。優(yōu)化方向：

   • 采用融合標簽（如 GST、His-tag）輔助正確折疊；
   • 通過蛋白復(fù)性技術(shù)（如梯度透析）恢復(fù)天然構(gòu)象；
   • 選擇胞外分泌型大腸桿菌菌株（如 BL21 (DE3) pLysS），減少包涵體形成。

3. 區(qū)分自然感染與疫苗免疫
   若未來牛結(jié)核病疫苗（如 BCG）大規(guī)模應(yīng)用，MPB70 抗體可能無法區(qū)分自然感染與疫苗免疫（因 BCG 某些菌株也可表達 MPB70）。需尋找感染特異性抗原（如 ESAT-6，BCG 不表達）與 MPB70 聯(lián)合使用，建立 “鑒別診斷” 方法。

MPB70 抗原因?qū)ε７种U菌的高度特異性和強免疫原性，成為牛結(jié)核病血清學(xué)診斷的核心工具，廣泛應(yīng)用于 ELISA、膠體金試紙條等檢測方法，顯著提高了診斷效率和特異性。原核表達系統(tǒng)是其主要生產(chǎn)方式，通過工藝優(yōu)化可滿足大規(guī)模應(yīng)用需求。未來通過多抗原聯(lián)合、表達體系改進等手段，MPB70 在牛結(jié)核病的精準防控和疫苗研發(fā)中仍將發(fā)揮重要作用。