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引用格式：刘 勇，龚椿营，艾均文，等. BmNPV侵染后不同抗性家蚕品系中肠组织转录组学分析[J]. 湖南农业科学，2023（11）：1-9，13. DOI:DOI:10.16498/ki.hnnykx.2023.011.001蚕桑文化是中国文明的起点，至少已有4 000 a 以上的历史。
家蚕作为重要的经济昆虫对人类文化、经济发展贡献巨大。
种桑养蚕至今仍是部分地区农民的重要收入来源。
然而生产上，家蚕始终受到细菌病、病毒病等的侵害，给农户造成一定的经济损失[1]。
其中，以家蚕核型多角体病毒（Bombyx mori nucleopolyhedrovirus，BmNPV）引起的血液型脓病对蚕桑产业的威胁最大，其传染性极强，一旦发病就难以控制[2]。
目前，环境消毒仍是预防蚕桑病害的主要措施，但该防治方法费时费力，严重制约了蚕桑业的发展。
在此背景下，学者们通过传统杂交育种、分子标记育种和转基因育种等方式选育抗性品种来预防家蚕频发性血液型脓病，虽然这种方式前期投入大、开发周期长，但是一旦成功选育出抗性品种，其经济效益、社会效益和生态效益都是不可估量的[3]。
因此，基于材料间所存在的抗性差异而进行家蚕抗病基因筛选、抗病机制解析成为近年来蚕桑领域的热门课题。
BmNPV是一种环状双链DNA的核型多角体病毒，具有包涵体衍生病毒（occlusion-derived virus，ODV）和出芽型病毒（budded virus，BV）2种不同形式，侵染家蚕的方式包括ODV引起的食下感染和BV引起的创伤感染[3]。
BmNPV在家蚕体内复制增BmNPV侵染后不同抗性家蚕品系中肠组织转录组学分析刘 勇，龚椿营，艾均文，薛 宏，何行健，贾超华，陈卓华，任立志（湖南省蚕桑科学研究所，湖南长沙 410127）摘 要：家蚕核型多角体病毒（BmNPV）是造成蚕业严重经济损失的主要病原体之一，主要通过食下感染引发家蚕血液型脓病，中肠是免疫病原体的重要组织器官。
家蚕转基因技术及应用家蚕是一种广泛应用于世界各地的经济昆虫，用于生产丝线。
转基因技术是一种现代生物技术，可以通过在生物体的基因组中插入、删除或修改基因的方式来改变生物体的遗传性状。
家蚕转基因技术的应用，可以提高丝线生产的效率和质量，改善家蚕抵抗病虫害的能力，并有潜力开发新型的丝线产品。
家蚕转基因技术主要分为两个方面的研究和应用：提高丝线生产效率和质量以及改善家蚕抵抗病虫害的能力。
首先，家蚕转基因技术可以提高丝线的生产效率和质量。
家蚕丝线是一种重要的纺织原料，传统育种方法在提高家蚕产量和改良丝线性质上存在一定的局限性。
而通过转基因技术，可以插入和调控与丝线合成相关的基因，从而提高家蚕的产丝能力和丝线质量。
例如，科学家们利用转基因技术成功地提高了家蚕丝腺中丝蛋白基因的表达水平，使家蚕产丝能力显著提高。
另外，利用转基因技术还可以通过改变丝蛋白的合成过程，提高丝线的强度和韧性，从而改善纺织品的品质。
其次，转基因技术还可以改善家蚕抵抗病虫害的能力。
家蚕在养殖过程中容易受到各种病毒、细菌和寄生虫的侵害，严重影响了家蚕的产量和质量。
传统方法主要通过育种来提高家蚕的抗病性，但进展较慢。
转基因技术为研究家蚕免疫系统提供了新的途径。
科学家们通过插入与免疫反应相关的基因，使转基因家蚕能够产生更强的抗体或抗菌肽，提高抵抗病毒、细菌和寄生虫的能力。
例如，研究人员利用转基因技术开发了可以抵御桑蚕丝核桃病毒感染的家蚕品系。
此外，还有研究证明利用转基因技术可以提高家蚕对真菌感染的抵抗能力。
家蚕转基因技术的应用不仅可以提高丝线生产效率和质量，改善家蚕抵抗病虫害的能力，还有潜力开发新型的丝线产品。
通过转基因技术，可以改变家蚕丝腺中丝蛋白的合成过程，以产生具有不同性质的丝线。
例如，科学家们利用转基因技术成功地将蜘蛛的丝蛋白基因导入家蚕体内，使家蚕产生具有蜘蛛丝特性的丝线。
这种转基因家蚕产生的丝线具有更高的强度和韧性，具有更广泛的应用前景。
家蚕的应用生命科学学院生科师范（5）班周小玲222011317011152摘要：家蚕的应用一向是吐丝结茧，蚕丝一向被人们作为优质的衣料素材使用。
近年来，国内外研究人员才开始对家蚕进行了研究及产品开发，由于生物化学和分子生物学向生命科学其它领域的广泛渗透，家蚕的研究也逐渐向分子水平方向发展。
应用方面也由原来的绢丝织物向医药、食品、生物制剂等领域进一步延伸。
本文就家蚕的新应用进行分析。
关键词：蚕丝应用模式生物生物医药蚕丝素膜一．家蚕蚕丝在生物医药方面的应用家蚕所产蚕丝作为一种蛋白质纤维具有独特的特性，它具有优良的机械性能和生物相容性、降解性等，这使它满足了作为一种生物材料的基本要求。
蚕丝作为一种生物性原料，与人体的角质和胶原同为蛋白质，结构非常相似，具有很好的生物相溶性，且透气、吸湿等物理性能良好。
蚕丝由丝素和丝胶组成，这两部分在医学上都有着广泛的应用。
（1）、缝合线用蚕丝作为手术缝线由来已久，在体内不会引起过敏或致癌。
人造血管也是以蚕丝纤维为原料直接编造而成的。
迄今已能制造各种不同类型和口径的真丝人造血管，适应各种不同的血管病变治疗。
真丝缝合线已成功用于肌腱组织中，研究发现由蚕丝制成的绳状物可产生相当于人体前十字韧带的机械强度。
植入丝素绳的人类骨髓基质干细胞和成纤维细胞在外力刺激的条件下培养，具有黏附性和增殖性，并表现出人类韧带的胶原蛋白I和胶原蛋白III以及肌腱蛋白的特征。
（2）、蚕丝素膜蚕丝素膜经钴辐照消毒可制成创面保护膜用于浅度烧伤，创伤和整形取皮区等皮肤缺损创面的治疗。
国内也有研究人员以丝素用于多孔药物载体、细胞培养基、人造皮肤等生物医学领域为目标，开发了多孔丝素膜，改善了普通丝素膜的透气、透湿性。
另外，丝素药物缓释材料可调节多孔丝素膜的孔尺寸和孔隙率，具有较大的药物控制范围。
蚕丝素蛋白膜还可作为酶的载体并制作生物传感器。
近来许多天然聚合物，如胶原蛋白、明胶和血清蛋白常常用来固定酶、细胞或微生物，但用这些材料制定的固定化载体易于使生物催化剂泄露，不得不采用少许试剂和戊二醛，聚乙烯亚胺进行交联，或用纤维素透析膜进行覆盖。
基于CRISPRCas9技术的基因敲入敲除策略一、本文概述随着生物科技的飞速发展，基因编辑技术已成为现代生物医学研究的重要工具。
其中，CRISPR-Cas9技术以其高效、精确的特性，在基因敲入敲除策略中展现出了巨大的潜力。
本文旨在全面介绍基于CRISPR-Cas9技术的基因敲入敲除策略，包括其原理、应用、优缺点以及未来的发展趋势。
通过对这一技术的深入剖析，我们期望为科研人员提供一个清晰、全面的视角，以更好地理解和应用CRISPR-Cas9技术，推动生物医学领域的研究进展。
二、CRISPR-Cas9技术的基本原理CRISPR-Cas9（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats-CRISPR associated protein 9）技术是一种强大的基因编辑工具，它源自细菌的自然防御机制，即CRISPR系统。
这一系统允许细菌存储并记忆过去遭遇过的病毒DNA片段，以便在未来遇到相同病毒时，能够识别并切割这些病毒DNA，从而抵抗病毒感染。
CRISPR-Cas9系统通过这一机制被改造为一种精确的基因编辑工具，用于在真核细胞（如人类细胞）中进行基因敲除和敲入操作。
CRISPR-Cas9技术的基本原理可以分为三个主要步骤：目标识别、DNA切割和修复。
一个由RNA和Cas9蛋白组成的复合物被设计用来识别特定的DNA序列。
这个RNA分子，通常被称为单链导向RNA（sgRNA），能够与Cas9蛋白结合，并指导Cas9蛋白在目标DNA序列上定位。
sgRNA的设计是关键，它必须能够准确地与目标DNA序列配对，以确保Cas9蛋白能够在正确的位置进行切割。
一旦Cas9蛋白在目标DNA序列上定位，它就会切割DNA双链，产生一个双链断裂（DSB）。
细胞对DSB的修复机制有两种主要方式：非同源末端连接（NHEJ）和同源重组（HR）。
NHEJ是一种错误易发的修复方式，它通常会导致DNA序列的插入、删除或替换，从而导致基因功能的丧失，这种机制常被用于基因敲除。
家蚕生物反应器的研究进展及发展前景(1)摘要：目前,家蚕生物反应器的研究和开发主要是以BmNPV为载体,在家蚕体液中表达多种有用蛋白,其表达量比其它生化微生物高出许多倍;但是利用转基因家蚕生物反应器表达外源蛋白比家蚕BmNPV表达系统有着更大的优越性。
家蚕生物反应器研究和开发已近20年历史，表达了数百种外源基因，由于表达量不高及产物分离纯化难度和成本问题，至今未能进入产业化；家蚕转基因生物反应器有过比较好的尝试，改进转基因技术提高外源基因的整合率是今后主攻方向。
本文综述了家蚕BmNPV表达系统的研究现状及转基因家蚕生物反应器的研究进展及发展前景。
关键词：家蚕生物反应器BmNPV表达系统转基因家蚕发展前景ThereearchprogreofilkwormbioreactoranddevelopmentpropectAbtract：Currently,theilkwormbioreactorofreearchanddevelopmentimainly Keyword:Bomby某moribioreactor,BmNPVe某preionytem,Trangenic ilkworm,Developmentpropect前言：养蚕业起源于我国，是我国的传统产业，在长达5000多年的生产实践中，为我国的经济发展和中外文化交流作出了巨大贡献，在国民经济中占有重要地位。
家蚕(Bomby某mori）属于鳞翅目蚕蛾科，为开放式血管系统，纤薄而强韧的表皮层包围着一个充满血淋巴及各种器官的空间。
几千年来，人们利用家蚕能吐丝结茧这一生物机能，大量生产生丝。
家蚕丝因具有柔软舒适、透气保温、吸湿散湿性能好、珍珠般光泽、染色性强等优良理化特性，被誉为“纤维皇后”，其织出的华丽丝绸深受人们喜爱。
并且随着科学技术的发展，很多新的技术和试验方法在家蚕新用途和基础研究中得到应用和推广。
家蚕除用作生产蚕茧以抽取蚕丝这一传统用途外，作为生物反应器而生产高价值物质等新用途也不断被开发研究出来。
家蚕的免疫应答与抗病性研究进展家蚕是我国重要的经济昆虫之一，世界各国也都十分注重家蚕的研究。
家蚕作为重要的蛋白质资源，在世界范围内具有广泛的应用前景。
但是，家蚕也面临着多种疾病的威胁，例如传染性单核细胞增多症病毒病、家蚕核多角体病、家蚕丝球菌病等。
这些疾病不仅会对家蚕的生长和发展造成影响，也会对家蚕的产业发展造成困扰。
因此，对家蚕的免疫应答和抗病性研究具有重要的理论和应用价值。
一、家蚕的天然免疫系统家蚕的天然免疫系统包括先天免疫和适应性免疫。
其中先天免疫是家蚕在生命早期获取的免疫能力，是一种原始的免疫方式，通过由遗传的或非特异性的机制来抵御环境中的致病微生物。
适应性免疫则是只有在发生感染后才会产生的免疫效应，主要包括T细胞和B细胞的作用。
家蚕的天然免疫系统中，主要包括诸如激活的蛋白酶、缺失的蛋白、自杀基因、小颗粒物和自噬损伤机制等多种反应。
这些反应不仅能够有效地抵御致病微生物的入侵，还能够对损伤和组织修复产生积极的作用。
二、家蚕的免疫应答研究进展在过去的几十年中，家蚕免疫学的研究取得了显著的进展，尤其是在对家蚕免疫应答的研究方面。
科学家们通过对家蚕免疫系统和病毒感染过程的深入研究，发现了许多关键因子，并揭示了家蚕的免疫应答机制。
例如，科学家们发现家蚕中一种名为“家蚕降钙素”的天然抗菌肽具有广谱的抗菌活性，同时具有免疫调节、炎症抑制和细胞凋亡抑制等多种功能。
此外，家蚕中的一种谷氨酸蛋白酶称为"家蚕黑角质蛋白酶"，也是参与家蚕免疫应答的重要因子之一。
家蚕黑角质蛋白酶通过水解异构酶抑制因子来激活免疫反应，同时还参与抗菌、清除自由基和消化碳水化合物等多种生物过程。
此外，家蚕的RNAi和微生物组研究也吸引了科学家们的广泛关注。
研究表明通过RNAi技术可以有效地抑制病毒复制，防止病毒繁殖。
此外，微生物组研究表明家蚕的肠道和体表都寄生着大量的细菌和真菌，家蚕的细菌群落与致病微生物的抗性也有着密切的联系。
家蚕转基因技术及应用嘿，朋友！想象一下，在一个充满神秘和奇迹的实验室里，一群科学家正围绕着一些小小的家蚕忙得不亦乐乎。
这可不是普通的家蚕，而是经过了高科技魔法——转基因技术改造的神奇宝贝！先来说说什么是家蚕转基因技术吧。
简单来讲，就好像给家蚕来了一场超级变身，把一些特定的基因“塞”进它们的身体里，让它们拥有一些超乎寻常的能力或者特性。
这技术可不是凭空出现的，那是科学家们经过无数次的尝试和探索才慢慢搞出来的。
还记得小时候看《科学怪人》，觉得那种创造新生命的情节太神奇了，现在这转基因技术不就有点像那种神奇的魔法嘛！那这技术到底有啥用呢？比如说，咱们可以让家蚕吐出的丝更坚韧、更漂亮，就像给它们吃了大力水手的菠菜，一下子变得超级厉害。
你想想，以后咱们穿的丝绸衣服，那质量简直杠杠的，怎么扯都扯不坏，这得多棒啊！再比如，有些基因能让家蚕产生特殊的蛋白质，这些蛋白质说不定能成为治病的良药。
这就好比家蚕变成了小小的制药厂，不停地为我们生产有用的东西。
在实验室里，小李和老张两位科学家正聚精会神地盯着显微镜下的家蚕。
小李一边记录数据，一边兴奋地说：“老张，你看这次的转基因效果好像很明显啊！”老张推了推眼镜，认真地回答：“嗯，不过还得再观察观察，可不能马虎。
”他们的眼神里充满了期待和专注，仿佛这些小小的家蚕承载着他们大大的梦想。
其实，家蚕转基因技术的应用可不只是在实验室里发光发热。
它还能为农业带来不少好处呢！通过转基因，家蚕可以更抗病虫害，就像给它们穿上了一层坚不可摧的铠甲，那些害虫想捣乱都没门。
这难道不比一次次喷农药省心多啦？有人可能会担心，这转基因的家蚕会不会对环境或者咱们人类有啥不好的影响啊？这就好比新出了一款手机，大家总会担心它有没有什么毛病。
但只要科学家们严格把关，做好各种检测和评估，相信就能把风险降到最低。
说了这么多，你是不是对家蚕转基因技术有点感兴趣啦？反正我觉得，这技术就像给家蚕打开了一扇通往神奇世界的大门，也为我们的生活带来了更多的可能性。
家蚕抗药性的研究现状及其思考蔡自峥;陆嵒;柳新菊;缪云根【摘要】环境污染和化学农药的广泛使用是影响农业生境的主要因素.家蚕由于长期的人工驯化和饲养,对农药和环境抗逆性差,可能成为抗药性和环境胁迫研究的指示生物,也是研究鳞翅目昆虫抗药性的理想生物之一.本文介绍了与抗药性相关的基因及主要解毒酶系；家蚕解毒酶系的表达特性及相关基因的克隆与功能研究现状.【期刊名称】《蚕桑通报》【年(卷),期】2013(044)001【总页数】4页(P11-14)【关键词】家蚕;农药抗药性;解毒酶系;生物指标【作者】蔡自峥;陆嵒;柳新菊;缪云根【作者单位】浙江大学动物科学学院,浙江杭州310058;浙江大学动物科学学院,浙江杭州310058;浙江农业科学院蚕桑所,浙江杭州310021;浙江农业科学院蚕桑所,浙江杭州310021【正文语种】中文【中图分类】S886.7环境污染和化学农药的广泛使用是影响农业生产环境的主要因素。
家蚕（Bombyx mori）起源于野桑蚕（Bombyx mandarina），属昆虫纲鳞翅目蚕蛾科，以桑叶为食料的吐丝结茧的经济昆虫之一。
由于长期的自然选择和农药的压力选择，家蚕和野桑蚕对不良环境和农药的抵抗能力存在很大的差异。
与野桑蚕相比，家蚕对有机磷和菊酯类农药更加敏感，对农药和环境抗逆性差［1，2］。
家蚕对环境污染的敏感性对一些新的化学药品进行高浓度急性和低浓度慢性生物毒性试验可以有效地评价这些化学物质的生态风险，可能成为抗药性和环境胁迫研究的指示生物，也是研究鳞翅目昆虫抗药性的理想生物之一。
家蚕作为鳞翅目昆虫的典型代表和理想的生物学模型对动物科学的发展起到了巨大的推动作用。
相对于其他模式生物，家蚕还具有独特的优势：一是家蚕遗传资源十分丰富，具有大量形态突变和遗传致死及生理缺陷系统，其中胚胎和幼虫期突变尤为丰富；二是家蚕具有悠久的基础研究历史和现代科学研究基础，特别是目前已拥有详细的基因组生物信息支撑，并建有转基因等关键技术平台；三是家蚕重测序成果，为深入研究家蚕重要性状和进化历程提供了极为丰富的信息；四是家蚕作为重要的产业化生产的经济昆虫，众多数量遗传性状被系统深入地研究，家蚕的生理、病理、生化基础等也已被广泛深入地研究，其理论背景明确，并实现了人为控制发育。
新型抗感染药物研究模式生物——家蚕陈明;章玉萍;代君君;涂文君;张丽丽;吴传华;刘健;范涛【摘要】在抗生素耐药现象层出不穷的今天,寻找新的抗菌靶点和药物作用机制,开发新的抗感染药物变的越来越紧迫.家蚕,以其特有的生理生化特性和基因组学研究深入为优势,逐渐成为一种重要的用于抗感染药物研究的模式生物.综述了家蚕作为抗感染药物研究新兴的模式生物,凭借世代短、子代多、遗传资源丰富以及基因和人类基因相似性高的若干优势,对家蚕用于抗感染药物研究的相关应用,如家蚕抗感染模型的建立、抗感染防御机制的研究,利用家蚕感染模型研究新型抗病毒药物、新型抗菌药物,家蚕的真菌感染研究等进行了综述,展望了家蚕模式生物研究的前景.【期刊名称】《中国蚕业》【年(卷),期】2014(035)003【总页数】5页(P19-22,46)【关键词】家蚕;模式生物;抗感染;防御机制;药物筛选【作者】陈明;章玉萍;代君君;涂文君;张丽丽;吴传华;刘健;范涛【作者单位】安徽省农业科学院蚕桑研究所,安徽合肥230061;安徽省农业科学院蚕桑研究所,安徽合肥230061;安徽省农业科学院蚕桑研究所,安徽合肥230061;安徽省肥西县人民医院,安徽合肥231200;安徽省农业科学院蚕桑研究所,安徽合肥230061;安徽省农业科学院蚕桑研究所,安徽合肥230061;安徽省农业科学院蚕桑研究所,安徽合肥230061;安徽省农业科学院蚕桑研究所,安徽合肥230061【正文语种】中文【中图分类】S881.2随着一线临床抗生素的广泛和大量使用,抗生素耐药问题日益严重,尤其是伴随着细菌多重耐药(Multidrug-resistant, MDR)现象的出现,开发基于新机制和新药理作用的新型抗感染药物已经变得越来越紧迫[1]。
新型抗感染药物的研发离不开药物筛选模型的发展。
药物筛选是对可能作为药物使用的物质,包括天然产物、合成化合物等,应用适当的方法和技术,检测其可能存在的药理活性并推测其可能的药理作用机制,为新药开发提供实验依据。
目前,随着制药工业的发展,大量的新药筛选模型已经被建立,按照其作用对象,可分为三个水平:细胞分子水平、组织器官水平和整体动物水平[2]。
将动物个体作为模式生物,从整体动物水平出发进行药物筛选,可以从个体水平直观地反映出药物的药理和药效学特点[3]。
所以,寻找和研究更多的模式动物用以整体动物模型构建是药物筛选领域重要的研究课题。
目前,大部分和人有关的感染疾病模式动物研究主要以哺乳动物模型为主,如大鼠、小鼠、家兔等。
使用哺乳动物作为模式生物,除了生物伦理和生物安全方面的考量之外,还需要投入大量的经费进行哺乳动物的饲养和繁殖,实验成本较高[4]。
因此,有国外研究者提出,传统的抗感染药物筛选都是以微生物细胞模型为基础,能否利用低等动物和人在部分相关基因上的相似性,从低等动物模型着手,加速抗感染药物的研发速度[4-5]。
而且随着研究的深入,目前国际上已经开始提倡使用低等动物代替高等动物进行损伤性实验。
家蚕作为新兴的模式生物,凭借世代短、子代多、遗传资源丰富以及基因和人类基因相似性高的优势,已经成为生物学家在实验室内进行模式生物学研究的新选择,成为重要的抗感染药物研究模式生物之一。
家蚕(Bomby mori)作为生物界的一个大类群,在分类上属于昆虫纲鳞翅目蚕蛾科(Bombycidae)。
家蚕与经典的模式生物蝾螈(Salamandra laurenti)、小鼠(Mus musculus)、斑马鱼(Zebra fish)等相比具有一些特殊的研究优势:一是家蚕的培育技术已经非常成熟,易于进行规模化的四季饲养和繁殖,实验成本低。
二是家蚕作为重要的经济昆虫,其生理和生化特征已经被广泛深入地研究,作为模式生物的生物学理论背景清楚明确,便于开展后续的药代动力学和药理学研究。
三是由于家蚕在实验环境下较难逃逸且在非培养条件下生存不了,相比其它模式生物,家蚕引发生物危害和生物安全问题的可能性较低。
四是随着家蚕基因组计划的推进,家蚕基因组的框架图和精细图相继完成,这为深入研究家蚕重要性状和关键的功能基因提供了极为丰富的生物信息资源。
特别是随着家蚕核酸数据库、蛋白质数据库及表达数列标签(Expressed Sequence Tag, EST)数据库等各种二级数据库的成功构建,家蚕功能基因组学的相关技术日趋完善,家蚕作为模式生物用于感染性疾病研究已经有了良好的技术先导优势[4,6-8]。
目前的研究已经证实,某些人类疾病的相关基因和家蚕基因具有很高的同源性,如家蚕素(Bombyxin)基因编码的类胰岛素肽和人胰岛素的氨基酸组成约有40%的相似性[9]。
以家蚕为模式生物,结合相应的基因组学和蛋白质组学研究,研究与人类疾病相关的家蚕基因和编码蛋白质,将有助于致病机制的探索和新型药物的研发。
2.1 家蚕抗感染模型的建立Kaito等[10]最先开展了家蚕作为模式生物用于抗感染药物测试的研究,认为家蚕可作为模式生物测试细菌对于哺乳动物的潜在致病性,并提出病原菌的致病机制和家蚕抗感染防御机制的研究是利用家蚕作为模式生物开发抗感染药物的基础和前提。
作为一种生理学习性和药理学特点已经被研究的较为透彻的无脊椎动物,家蚕在抗感染药物的药代动力学特征上和大鼠等哺乳动物具有非常高的相似性,Sekimizu 等[4]、Kurokawa等[11]、Hamamoto等[12]的大量研究证实了这一点[13-15]。
Hamamoto等[16]研究证实,家蚕在伞形花内酯、香豆素等药物的代谢特征上和大鼠等哺乳动物相似,均通过细胞色素P450酶系进行代谢。
进一步的研究发现,以家蚕为模式生物得出的药效学结论与哺乳动物药物试验的结果相吻合[17]。
与传统的无脊椎动物果蝇、蝗虫、蜜蜂等相比,家蚕可以通过口饲、血淋巴注射、肠管注入等多种方式接入待测药物,且个体适中,便于实施精确的药物剂量控制和组织分离。
目前已利用家蚕作为抗感染模式生物研究的病原体包括病毒、细菌和真菌三大类。
病毒包括软化病病毒(Iflaviridae virus, FV)、核型多角体病毒(Nuclear polyhedrosis virus, NPV)等,细菌包括金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、绿脓杆菌等医源性感染菌,真菌包括白色念珠菌、曲霉菌等机会性致病真菌。
2.2 家蚕抗感染防御机制的研究与大多数昆虫类似,家蚕具备简单而完善的先天免疫系统识别外来入侵的病原体并产生一系列的免疫反应,其免疫系统通过细胞免疫和体液免疫2个方面发挥作用。
细胞免疫主要通过吞噬、包被和结节等作用来实现对外来病原体的抑制和清除效果,体液免疫则是通过抗菌肽等免疫活性分子发挥免疫作用[18]。
Fujyuki等[19]发现家蚕麻痹肽与家蚕的内在免疫应答有密切关联,并以此建立了筛选模型进行免疫活性物质如免疫增强剂的筛选。
随后Ishil等[20]、Dhital等[21]的跟进研究证实了家蚕体内的宿主防御系统也和麻痹肽等免疫分子对相关功能基因的表达调控水平有关。
通过对抗菌肽、麻痹肽等免疫活性分子以及相关的家蚕模式识别蛋白的研究,发现家蚕虽然在免疫系统的构成上与人类有较大的差异,但其内在的分子机制却具有一定的相似性。
家蚕体内也存在被外来病原体激活的免疫信号转导途径,如与哺乳动物Toll样受体(Toll-like receptors,TLRs)和肿瘤坏死因子受体(Tumor necrosis factor receptor,TNFR)途径类似的Toll样受体信号转导途径和免疫缺陷(Imd, Immune deficiency)途径,都能在外界刺激下激活下游的NF-κB转录因子,继而调控相关功能基因的表达水平。
家蚕和哺乳动物在免疫应答机制上的相似性决定了其可以作为模式生物应用于抗感染药物筛选模型的构建[19,22-23]。
2.3 利用家蚕病毒感染模型研究新型抗病毒药物病毒感染家蚕的研究最早是从NPV、FV等病毒的预防和治疗开始的。
Arakawa 等[24]在对核苷类抗生素(Nikkomycin)的研究过程中发现家蚕可作为病毒感染模式生物应用于抗NPV药物的筛选,这一结果也促成了对于Nikkomycin这类农业新型抗生素药效作用的进一步研究。
Orihara等[25]利用家蚕作为模式生物构建抗病毒模型,从中国传统中药肉桂皮中分离得到了具有抗杆状病毒活性的物质乙酰桂二萜醇。
东京大学染色体创药研究所的Sekimizu教授根据以上的研究结果提出可以利用病毒——蚕的模式来测试新型抗病毒药物的有效性[16]。
2.4 利用家蚕细菌感染模型研究新型抗菌药物在早期的研究中,家蚕曾作为宿主模型用以相关病原菌致病性的监测,Kodama等[26]进行的家蚕感染实验确定了多种医源性病原菌可引起家蚕发病,后续的研究报道也证实了金黄色葡萄球菌、粪肠球菌、绿脓杆菌等临床常见病原菌可使家蚕发病致死。
Hamamoto等[27]通过对部分抗生素在家蚕体内的药效学和毒理学研究证实氯霉素、四环素、万古霉素、替考拉宁、卡拉霉素、利奈唑胺等抗生素的ED50和LD50数值在人类和家蚕体内的表现一致,万古霉素和卡那霉素等人体肠道吸收性较差的抗生素以肠管注入的方式接入病原菌感染的家蚕体内后,也未发挥抗菌作用,表明家蚕和人体在抗生素的代谢通路上具有非常高的相似性,这也是家蚕作为模式生物用以抗菌药物研究的前提和基础。
家蚕作为模式生物,近年来被广泛用于常见病原菌如金黄色葡萄球菌的致病机制探索和治疗效果的监测。
Hanada等[28]、Kaito等[29]通过对比不同基因敲除条件下的金黄色葡萄球菌感染家蚕结果,提出可以将家蚕作为金黄色葡萄球菌毒性基因的测试生物。
Kurokawa等[30]根据Kaito等[29]的实验结果,通过构建家蚕幼虫的金黄色葡萄球菌感染模型,提出家蚕感染模型可以用于金黄色葡萄球菌的耐药机制研究。
Uchida等[31]以家蚕为模式生物构建了抗耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant staphylococcus aureus,MRSA)药物筛选模型,筛选得到了新型磷酸糖脂类抗生素(Nosokomycin),Nosokomycin对MRSA的杀菌效果要强于万古霉素,后续的哺乳动物实验结果也证实了Nosokomycin可以有效提高MRSA感染小鼠的存活率[32]。
MRSA作为严重影响人类健康的重要致病菌,是医院感染和社区感染的常见病原菌。
MRSA除对甲氧西林耐药外,还对临床上广泛应用的多种抗生素耐药,所致感染呈散发或暴发流行,治疗困难,病死率高。
由于MRSA 耐药机制的复杂性,临床上在治疗MRSA感染的用药选择上,面临着极大的压力。
研究MRSA此类耐药菌的耐药机制,筛选出基于崭新机制和药理作用的新型抗感染药物成为医药学领域的一个重大课题[33-34]。
