乳房炎是奶牛重要的多发病,在泌乳奶牛中的发病比例占20%以上。乳房炎严重影响奶的质量和产奶能力,并可导致奶牛淘汰,给奶牛业造成巨大的损失。为了探索泌乳期乳房炎基因治疗的可能性,本研究拟以乳腺组织特异性启动子作为主要调控元件,利用具有抗炎和抗菌作用的人乳铁蛋白、牛气管抗菌肽和天蚕素B的cDNA作为目的基因,构建可在泌乳期表达抗菌抗炎蛋白因子的双基因表达重组载体;同时通过本课题组的"一种新的暂时表达系统"专利技术,研究上述抗菌抗炎蛋白因子表达载体在泌乳奶牛乳腺中的表达规律;测定和比较各蛋白因子组合对乳房炎致病菌的抗菌作用;观察并检测乳房组织炎症反应在基因治疗中的发展特征;对基因治疗后表达载体的代谢规律进行系统分析。通过本研究为奶牛乳房炎的基因治疗方法提供充分的科学数据。
抗菌肽作为一种新型的抗微生物制剂,除了具有广谱抗菌活性外,还有消炎、免疫调节等多种生物学功能,通过乳腺表达抗菌肽预防奶牛乳房炎不仅具有理论意义而且具有广阔的应用前景。本研究通过重叠延伸PCR法合成了天蚕素B、天蚕素A-蛙皮素杂合肽、牛乳铁蛋白肽和牛气管抗菌肽四个全长的抗菌肽基因;利用山羊β-酪蛋白调控序列和真核基因表达质粒构建了乳腺特异性表达载体,在泌乳羊和牛的乳腺组织表达结果显示,抗菌肽基因表达载体能够指导抗菌肽在乳腺中瞬时表达,表达的重组蛋白对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有明显的抑制作用。为了达到利用抗菌肽长期预防乳房炎的目的,本研究还进一步构建了上述不同抗菌肽基因的重组逆转录病毒载体,并通过转染包装细胞,获得了整合有乳腺组织特异性表抗菌肽基因表达盒的重组逆转录病毒。该重组病毒悬液注射妊娠期奶牛乳腺组织后,实现了抗菌肽在产犊后奶牛乳腺中稳定地通过乳汁分泌表达,乳汁对临床分离的乳房炎主要病原菌具有明显的抗菌活性。本研究为通过乳腺表达抗菌肽预防奶牛乳房炎及其育种奠定了基础。