生物工程学报

当前目录

• 猪圆环病毒 2型疫苗应用与研究进展

  李文杰，孙毅，严伟东，何启盖，李文涛

  猪圆环病毒病(porcine circovirus associated disease, PCVAD)是一种由猪圆环病毒(porcine circovirus, PCV)引起的免疫抑制性疾病，给养猪业带来了严重的经济损失。其中，猪圆环病毒2型(PCV2)是导致该病的主要血清型，也是最常见的致病因子。PCV2感染可引起淋巴组织耗竭、免疫抑制及多系统病变，严重影响猪群健康和生产性能。迄今尚无针对PCV2的特效药物，疫苗接种仍是防控该病的首选措施。目前商品化疫苗以灭活疫苗和亚单位疫苗为主，在PCVAD防控中发挥了重要作用。近年来，随着基因工程技术的进步，病毒样颗粒疫苗、活载体疫苗、转基因植物疫苗、纳米疫苗及核酸疫苗等新型疫苗研发取得重大进展。然而，PCV2的高变异速率和新基因型的流行导致现有疫苗对新出现毒株的保护效力下降，给防控工作带来了持续挑战。本文系统综述了PCV2的病原学特征、疫苗的研发与应用现状，重点评述了新型疫苗的研发进展，并对未来疫苗研发方向提出展望，为实现PCVAD的有效防控提供了科学依据和技术参考。

• mRNA疫苗在动物疫病防控中的研究进展

  毛苗，何钟磊，王进挺，李敏，郝秀静

  mRNA疫苗作为一种新兴的防控手段，因具备高疗效、安全性好、研发周期短等特性而广受欢迎。近年来，新型冠状病毒的全球大流行极大地推动了mRNA疫苗研发的进程，同时也推动了mRNA疫苗在动物疾病预防中的研究进程。本文简要综述了mRNA疫苗的结构、功能特点，以及mRNA疫苗在病毒、细菌和寄生虫等引起的动物疫病中的研究进展，为未来动物疫病mRNA疫苗的相关研究提供了参考。

• 猪源抗菌肽的抗微生物感染与免疫调节机制

  张婷婷，潘言迪，方仁东，彭练慈

  猪源抗菌肽(antimicrobial peptides, AMPs)具有良好的抗微生物活性和多种生物学功能，在宿主先天免疫防御病原感染中发挥着重要作用。随着抗生素局限性的日益凸显，具有抗耐药性及免疫调节活性的AMPs逐渐成为研究热点，猪源AMPs作为防御病原感染的重要成员，具有开发成为抗感染药物的潜力。本文对猪源AMPs的结构与活性的关系、抗微生物和免疫调节等生物学功能的研究进展进行综述，并对其应用前景进行分析，为兽医学领域中抗感染药物的研发提供了参考。

• 人兽共患细菌病噬菌体防治研究进展与应用

  赵凤霞，纪雪，孙洋

  人兽共患病病原菌严重威胁着畜牧业的发展及人类健康。随着抗生素的广泛使用，细菌耐药性问题愈加严重，噬菌体因具有特异性强、不易产生耐药性等优势，在细菌感染的防控与治疗方面引起广泛关注。然而，噬菌体治疗在临床应用中仍存在诸多制约因素。可以从阻断传播途径入手，将噬菌体应用于防治人兽共患病病原菌的感染和传播。本文针对人兽共患细菌病噬菌体防治研究进展及应用进行简述，并对其未来发展进行展望，以期为噬菌体的防控及治疗的应用研究提供参考。

• 噬菌体在奶牛乳房炎治疗中的应用研究进展与前景展望

  汪子怡，李宏，孟克，旭日花

  噬菌体疗法因精准靶向性、高效裂解性、自我增殖性及良好生物相容性，在奶牛乳房炎治疗和耐药菌感染控制领域具有广阔的应用前景。本文综述了在利用噬菌体治疗奶牛乳房炎过程中所面临的挑战与未来前景，总结了主要乳房炎病原体(金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等)噬菌体的分离鉴定方法以及已开展的体内(实验动物模型及奶牛)和体外(抑菌效果、细菌生物膜清除等)有效性评价研究，归纳了特定噬菌体或鸡尾酒制剂在控制目标病原体方面的效果，阐述了噬菌体基因组学分析在理解裂解机制、评估潜在毒力/溶原性基因中起的关键作用。同时，深入探讨了该领域当前面临的挑战，包括噬菌体宿主范围相对狭窄、体内药代动力学及给药方案优化困难、规模化生产与稳定性问题等。尽管挑战众多，但是噬菌体工程改造、噬菌体-抗生素协同应用、新型递送系统(如纳米载体)等创新方向仍为未来发展提供了重要研究思路。本文为噬菌体疗法在奶牛乳房炎防控中的进一步研究与应用提供了理论依据和实践参考，推动该绿色治疗策略向临床转化。

• 产气荚膜梭菌致病机制及防控研究进展

  陈佳琦，马藤菲，杨少华，朱迪迪，葛传辉，邱建华，杨宏军

  产气荚膜梭菌( Clostridium perfringens, CP)作为革兰氏阳性厌氧梭菌，是广泛存在于土壤、水源和食物中的重要人兽共患病原体，对公共卫生安全与畜牧养殖业构成严重威胁，可引发气性坏疽、坏死性肠炎等多种高致死性疾病，造成重大经济损失。本文系统综述了该菌的生物学特性、致病机制、流行病学特征、检测方法及防控策略，为相关感染的防治提供了理论依据与实践参考。

• 纳米孔测序技术在骨骼肌RNA修饰与剪接中的应用

  刘博平，杨瑞，史新娥，靳建军

  RNA可变剪接和化学修饰是转录后调控的关键机制，能够调节RNA结构、定位、稳定性、翻译及蛋白质的表达水平和多样性，对细胞命运与生命活动具有重要影响。在肌肉组织中，这些机制对于肌生成、肌纤维类型分化、能量代谢调控及肌肉对环境胁迫的适应尤为重要。近年来，肌肉发育及相关疾病(如肌肉萎缩、代谢紊乱和应激损伤)中可变剪接事件的异常调控及表观转录组修饰的功能作用逐渐受到广泛关注。精准鉴定RNA的修饰和可变剪接变化，对于解析肌肉生物学的精细调控机制及推动畜禽肌肉产性状改良具有重要意义。第三代测序技术，尤其是纳米孔测序技术(nanopore sequencing technology)，凭借其读长优势和原始信号可直接获取修饰信息的特点，正推动RNA剪接与修饰研究进入新阶段。配套的生物信息学工具如Bonito、Nanopolish、DeepSignal和m⁶ATM等，在碱基识别、修饰检测和异构体解析方面不断优化，极大地提升了数据解析的分辨率与准确性。本文综述了RNA剪接与修饰的基本机制与研究进展，重点讨论了纳米孔测序技术及其在表观转录组学中的应用前景，特别强调了其在肌肉发育研究与肌肉相关疾病诊断中的潜在价值；总结纳米孔测序技术及其相关生物信息学方法在表观转录组学研究中的应用优势与挑战，为后续相关研究的技术选择、方法优化及功能机制探索提供了参考，并为肌肉发育及肌肉相关疾病研究的深入开展奠定了理论基础。

• 耐镉脱氮微生物胁迫响应机制及废水处理应用研究进展

  周熹，赵天涛，邢志林

  在电池生产、金属冶炼和电镀等工业生产过程中产生的废水同时含有高浓度镉和氮，会形成镉-氮复合污染。针对该类废水中同步去除镉、氮的难题，传统物理化学处理方法存在工艺复杂、能耗高、易产生二次污染等局限。相比之下，利用耐镉脱氮微生物，通过吸附、生物矿化等途径实现镉-氮协同去除，表现出低能耗与高效性的优势。本文综述了耐镉脱氮微生物的分类与脱氮特性，重点分析了以假单胞菌属为代表的该类微生物的耐镉机制及脱氮性能；系统分析了镉对脱氮过程的抑制效应及其分子机制；归纳了微生物在镉胁迫下的响应机制和除镉途径；并概述了功能菌株在不同反应工艺中实现镉-氮协同去除的研究进展，总结了生物膜与固定化床反应器通过生物矿化及复合载体构建在提升污染物去除效率与系统稳定性方面取得的成果。最后，基于研究现状分析了存在的问题与局限性，并对未来的研究方向进行了展望，为镉-氮复合污染废水的生物治理提供了理论与实践参考。

• 游离氨促进污水污泥厌氧发酵实现资源化和无害化研究进展

  王正江，李振轮

  直接通过厌氧发酵污泥来获取短链脂肪酸、氢、甲烷等高附加值物质以及同步去除污泥中的硫化氢、病原体、抗性基因等危害物的效率低下。游离氨(free ammonia, FA)作为一种可从污水处理系统内部获得的物质，具有环保、经济、可持续的特点，在实现污泥资源化、无害化方面表现出良好前景。本文系统地综述了FA预处理在促进污泥厌氧高效资源化和无害化这2个方面的研究成果，并阐述了此过程的关键影响因素，总结了其内在作用机理，并从能耗、经济以及环境角度评估了FA技术的综合效益，为经济、环保且可持续的污泥管理方案提供了理论依据和技术参考。

• 污水中磺胺类抗生素的污染现状与生物降解研究进展

  王誉，张云飞，井媛，田永兰

  磺胺类抗生素(sulfonamides, SAs)在自然水体、沉积物和污水处理厂中检出率高，长期存在会诱导抗性基因和耐药菌的产生和传播，对生态系统和公共健康构成威胁。我国城镇污水处理厂现有工艺难以实现对SAs的有效削减。本文基于近年来国内外学者在SAs检出浓度、生物毒性、诱导抗性基因转移等方面的研究进展，结合本课题组开展的SAs降解技术与机制研究方面的工作，总结了污水中SAs的污染现状和危害、生物降解工艺、关键影响因素，阐明了生物群落协作、微生物共代谢、真核生物酶解、肠道菌群与宿主互作等在SAs降解和抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)水平转移控制过程中的作用原理，梳理了代表性SAs的降解路径、降解动力学和相关研究方法，并从组合工艺创新、多因素协同影响机制、真核生物及其微生物组互利协作等方面对未来研究方向进行了展望，为SAs降解机理的深入研究和污染治理提供参考。