牛结核病（Bovine Tuberculosis，bTB）是由牛分枝杆菌（Mycobacterium bovis） 引起的一种人畜共患传染病，主要危害牛群健康，同时对人类公共卫生构成威胁。MPB70 抗原是牛分枝杆菌分泌的一种重要蛋白抗原，具有高度特异性和免疫原性，在牛结核病的诊断、流行病学调查及疫苗研发中具有关键应用价值。以下从其生物学特性、表达与应用等方面详细介绍：

一、MPB70 抗原的生物学特性

1. 来源与结构
   MPB70（Mycobacterium bovis Protein B 70）是牛分枝杆菌在体外培养及体内感染过程中主动分泌的一种小分子蛋白，分子量约 26 kDa（因翻译后修饰略有差异）。其编码基因（mpb70）位于牛分枝杆菌基因组的保守区域，仅在牛分枝杆菌及少数近缘分枝杆菌（如卡介苗 BCG 的某些菌株）中表达，而在结核分枝杆菌（M. tuberculosis）中因基因沉默几乎不表达，这一特性使其成为牛分枝杆菌特异性诊断的理想靶标。

2. 功能与免疫原性

   • 分泌功能：MPB70 是牛分枝杆菌的主要分泌蛋白之一，在感染早期即可被宿主免疫系统识别，诱导机体产生特异性抗体和细胞免疫应答。
   • 免疫原性：MPB70 具有强免疫原性，感染牛分枝杆菌后 2-4 周，机体即可产生针对该抗原的抗体，且抗体持续时间较长，可作为感染的标志性免疫指标。
   • 特异性：如前所述，MPB70 的表达具有严格的菌种特异性（主要限于牛分枝杆菌），这使其能够有效区分牛结核病与其他分枝杆菌感染（如结核分枝杆菌引起的人结核病），避免交叉反应。

二、MPB70 抗原的表达系统

MPB70 为分泌型蛋白，结构相对简单（无复杂糖基化修饰需求），原核和真核表达系统均可用于其重组表达，具体选择取决于应用场景：

 

表达系统 优势与不足 适用场景 原核表达系统（如大肠杆菌） 优势：表达量高（可达 50-200 mg/L），培养成本低，易于大规模制备；
不足：大肠杆菌无分泌系统，重组 MPB70 多存在于胞内或形成包涵体，需破碎细胞提取，可能含内毒素，需额外纯化步骤去除。 诊断抗原大规模生产、抗体检测试剂盒制备 真核表达系统（如酵母、昆虫细胞） 优势：可模拟天然蛋白的折叠和部分翻译后修饰（如磷酸化），抗原活性更接近天然状态；分泌表达可简化纯化流程；
不足：表达量较低（酵母约 5-30 mg/L），成本较高，周期较长。 高灵敏度诊断试剂、免疫机制研究 分枝杆菌自身表达 优势：可获得与天然 MPB70 结构完全一致的蛋白（含天然分泌修饰）；
不足：分枝杆菌培养周期长（2-4 周），产量极低，成本高昂，仅用于基础研究。 天然抗原结构分析

 

实际应用：原核表达系统（尤其是大肠杆菌）是重组 MPB70 的主要生产方式，通过优化诱导条件（如低温诱导）和纯化工艺（如镍柱亲和层析 + 凝胶过滤），可获得高纯度、高活性的抗原，满足诊断需求。

三、MPB70 抗原的应用价值

1. 牛结核病诊断试剂开发
   MPB70 的特异性和免疫原性使其成为牛结核病血清学诊断的核心抗原，主要应用于以下检测方法：

   • 酶联免疫吸附试验（ELISA）：以重组 MPB70 包被酶标板，检测牛血清中的特异性抗体。该方法敏感性（80%-90%）和特异性（>95%）均高于传统的结核菌素皮试（TST），可快速筛查大规模牛群，尤其适合隐性感染牛的检出。
   • 胶体金免疫层析试纸条：将 MPB70 固定于试纸条检测线，可实现现场快速检测（10-15 分钟），操作简便，无需专业设备，适合基层兽医或屠宰场检疫。
   • 免疫印迹试验（WB）：作为 ELISA 阳性样本的确认试验，通过 MPB70 与血清抗体的特异性结合带，排除假阳性，提高诊断准确性。

   相比传统的结核菌素试验，基于 MPB70 的血清学方法可避免因卡介苗（BCG）接种或环境分枝杆菌感染导致的交叉反应，特异性更优。

2. 流行病学调查
   通过检测不同地区牛群中 MPB70 抗体的阳性率，可评估牛结核病的流行强度和传播趋势，为制定区域防控策略（如扑杀阳性牛、净化牛群）提供数据支持。例如，在非洲、南美等牛结核病高发地区，MPB70-ELISA 被广泛用于监测疫情动态。

3. 疫苗研发辅助
   尽管目前牛结核病尚无商业化疫苗，但 MPB70 作为免疫优势抗原，常被纳入亚单位疫苗候选成分。研究表明，MPB70 可诱导 Th1 型免疫应答（如 IFN-γ 分泌），与其他抗原（如 MPB83、ESAT-6）联合使用时，可增强免疫保护效果，为新型疫苗设计提供思路。此外，MPB70 抗体水平也可作为疫苗免疫效果的评价指标之一。

四、研究挑战与优化方向

1. 诊断敏感性的提升
   部分慢性感染或免疫抑制的牛只可能产生低水平 MPB70 抗体，导致 ELISA 检测假阴性。解决方案：

   • 联合其他特异性抗原（如 MPB83、CFP10）构建多抗原检测体系，覆盖不同感染阶段的免疫应答；
   • 优化抗原包被浓度和反应条件（如延长孵育时间），提高对低滴度抗体的检出能力。

2. 原核表达抗原的活性优化
   大肠杆菌表达的 MPB70 可能因折叠错误导致抗原活性下降。优化方向：

   • 采用融合标签（如 GST、His-tag）辅助正确折叠；
   • 通过蛋白复性技术（如梯度透析）恢复天然构象；
   • 选择胞外分泌型大肠杆菌菌株（如 BL21 (DE3) pLysS），减少包涵体形成。

3. 区分自然感染与疫苗免疫
   若未来牛结核病疫苗（如 BCG）大规模应用，MPB70 抗体可能无法区分自然感染与疫苗免疫（因 BCG 某些菌株也可表达 MPB70）。需寻找感染特异性抗原（如 ESAT-6，BCG 不表达）与 MPB70 联合使用，建立 “鉴别诊断” 方法。

MPB70 抗原因对牛分枝杆菌的高度特异性和强免疫原性，成为牛结核病血清学诊断的核心工具，广泛应用于 ELISA、胶体金试纸条等检测方法，显著提高了诊断效率和特异性。原核表达系统是其主要生产方式，通过工艺优化可满足大规模应用需求。未来通过多抗原联合、表达体系改进等手段，MPB70 在牛结核病的精准防控和疫苗研发中仍将发挥重要作用。