免合成多糖与蛋白抗原呈递平台citrOgen：一种诱导抗体产生的创新策略

研究人员针对细菌多糖和蛋白质抗体生成依赖纯化抗原的瓶颈，开发了基于鼠柠檬酸杆菌（CR）的citrOgen平台，利用自然感染过程呈递异源抗原。该研究成功诱导了针对肺炎克雷伯菌（KP）和大肠杆菌（EC）O抗原、荚膜多糖和Ⅲ型菌毛（T3F）的功能性IgG抗体，证明其在血清分型、生物膜抑制和感染保护中的应用价值，为抗体生成提供了快速、灵活的解决方案。

细菌感染一直是全球公共卫生的重大挑战，尤其是世界卫生组织（WHO）列为关键优先病原体的肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae, KP）和大肠杆菌（Escherichia coli, EC）。这些病原体的表面抗原，如脂多糖（LPS O抗原）、荚膜多糖（CPS）和蛋白复合物（如Ⅲ型菌毛，T3F），是抗体识别和中和的关键靶点。然而，传统抗体生成技术严重依赖纯化或合成抗原，过程繁琐、耗时且成本高昂，成为研究和应用的重要瓶颈。

为了解决这一问题，帝国理工学院伦敦生命科学系的Joshua L.C. Wong和Julia Sanchez-Garrido等研究人员在《Nature Communications》上发表了一项创新研究，他们开发了一个名为citrOgen的遗传学平台。该平台利用鼠柠檬酸杆菌（Citrobacter rodentium, CR）——一种肠道小鼠病原体，在自然感染过程中生产和呈递复杂的异源多糖和蛋白抗原，从而高效诱导特异性抗体反应。这不仅避免了抗原纯化的需求，还大幅缩短了抗体生成时间，为科学研究、公共卫生和 therapeutics 应用提供了强大工具。

研究人员运用了几个关键技术方法：首先，通过同源重组和Tn7转座子突变技术，将KP和EC的抗原编码基因座（如rfb、cps和mrkABCDF operon）整合到CR基因组中，替换或插入特定位点（如glmS attTn7 site）；其次，利用EspO效应蛋白的过表达增强细菌在肠上皮的定植能力；最后，采用临床分离株队列（如100个KP分离株的MRSN多样性 panel）进行血清分型和功能验证。这些方法确保了异源抗原在CR中的稳定表达和正确呈现。

结果部分

Heterologous KP O1 O-Ag expression causes an in vivo colonisation defect

研究人员首先用KP O1 O抗原基因替换CR内源的O152 rfb locus，构建了CR_KPO1菌株。该菌株表达杂交LPS分子（CR脂质A和核心寡糖连接KP O1抗原），但在小鼠感染中显示出定植缺陷，粪便菌落数显著低于野生型CR（CR_WT）。

EspO overexpression restores CR_KPO1 colonisation

为克服定植缺陷，研究人员在CR_KPO1中过表达T3SS效应蛋白EspO（CR_KPO1+p_espO），成功恢复了肠道定植能力，使其与CR_WT相当。

CR_KPO1+p_espO infection elicits KP O1 specific IgG antibodies

感染CR_KPO1+p_espO的小鼠在清除感染后（约28天），血清中产生了高水平的抗KP O1 IgG抗体，通过ELISA、流式细胞术和免疫荧光验证了其特异性和结合模式。

Anti-KP O1 IgG Abs are functionally protective against KP pulmonary challenge

用KP_WT肺攻击预感染小鼠，CR_KPO1+p_espO组显示出显著保护效果：肺和血液中细菌负荷降低，体重损失改善，血液学指标（白细胞、淋巴细胞、血小板）和急性期反应物（血清淀粉样蛋白A、C反应蛋白）水平恢复正常，肺损伤（IL1β、髓过氧化物酶、表面活性蛋白D）和肾损伤（肌酐、胱抑素C）标志物也显著改善。

citrOgen can be rapidly adapted to present alternative O-Ags

研究人员快速构建了表达EC O25b O抗原的CR_EC025b+p_espO菌株，感染小鼠后成功诱导了特异性抗EC O25b IgG抗体，证明了平台的模块化特性。

citrOgen presentation of heterologous KP capsular polysaccharide Ag

将KP K2 cps locus插入CR基因组，构建CR_KPK2+p_espO。该菌株感染小鼠后诱导了抗KP K2抗体，血清可用于流式细胞术血清分型，准确识别100个临床KP分离株中的K2型。

KP serotyping using the citrOgen KP K2 sera

citrOgen衍生的抗K2血清在流式细胞术中特异性结合K2型KP菌株，与参考抗血清结果一致，验证了其在血清分型中的应用潜力。

citrOgen presentation of heterologous protein complex Ags

将KP T3F结构基因（mrkABCDF）置于map promoter控制下，构建CR_T3F+p_espO。感染小鼠后产生抗T3F抗体，能有效抑制KP生物膜形成，减少细菌附着。

结论与讨论

citrOgen平台通过CR自然感染高效呈递异源抗原，成功诱导了针对多糖（LPS O和CPS）和蛋白复合物（T3F）的功能性抗体。这些抗体在感染保护、血清分型和生物膜抑制中表现出强大应用价值。平台的模块化设计允许快速适配新抗原，且整个过程无需抗原纯化，大幅缩短了抗体生成时间（可短至28天）。此外，CR的小鼠宿主限制性确保了安全性，而与人源化转基因小鼠结合后，有望直接生产全人源抗体。该技术为细菌感染诊断和治疗提供了革新工具，尤其应对多重耐药病原体的威胁。