感谢大家一直以来的关注和支持，经过几个月的文献调研和头脑风暴后，XMU-China 2022课题终于能和大家见面啦。
我们今年的课题名为“OMEGA”（Operable Magic to Effectively Getting over AHPND），课题围绕对虾急性肝胰腺坏死综合症展开，我们希望利用合成生物学的方法，实现对该病的检测、治疗和预防。
对虾，是水产养殖行业中的一种高价值水产品，因其鲜嫩的口感和丰富的营养，深受世界各地人们的喜爱。同时，对虾的养殖也在发展中国家创造了更多的就业机会，带来了丰厚的出口收入。
然而，在对虾养殖过程中，养殖户常常面临由各种病原菌引起的对虾病害，而其中又以急性肝胰腺坏死综合症（Acute Hepatopancreatic Necrosis Disease, AHPND）为主。这种病症由副溶血弧菌引起，其体内含有的pVA1质粒，可以编码表达两种毒素pirAvp和pirBvp，它们将造成对虾细胞成孔损伤[1]。患病对虾常表现出空肠空胃等症状，并在感染后数天内快速死亡[2]（图1）。
图1. 健康对虾（左）与患病对虾（右）表型[3]
自2009年被首次发现至今，AHPND已经成为全球对虾养殖中最为棘手的问题（图2），给行业带来巨大的经济损失[2]。此外，由于市场上缺乏能够有效针对该疾病的检测、治疗及预防手段，养殖户也仅能通过选择健康虾苗、维持环境水质、人为添加抗生素等方法尽可能降低对虾发病率[4]。然而，这些方法不仅应用效果较差，且面临细菌抗生素耐药性等问题。
图2. 各地AHPND发现年份[2]
为了解决这一难题，我们希望通过合成生物学的方法，实现对AHPND的即时便捷检测、精准高效治疗和长效稳定预防。
首先，我们以副溶血弧菌的毒力基因为靶标，构建了基于核酶剪接的无细胞传感系统。当样品中存在毒力基因时，核酶的剪接将会被触发，这会使得报告基因得以翻译。我们还设计了配套的硬件，以帮助虾农们实现即时便捷的检测。
图3. 检测系统工作原理
其次，我们以大肠杆菌作为底盘菌，利用其产生的外膜囊泡[5]（outer membrane vesicle, OMV）作为载体，并借助表面展示技术在OMV表面表达能够特异性识别副溶血弧菌的受体。利用工程化改造的OMV，我们将编码内溶素的质粒运送到病原菌内部并在病原菌内表达，从而实现对病原菌的杀伤，达到精准高效治疗的目的。
图4. 治疗系统工作原理
最后，为了预防AHPND的发生，我们将毒素受体展示在大肠杆菌产生的OMV表面，用于竞争性结合毒素，从而起到对对虾细胞的保护作用。此外，我们也设计了编码CRISPR/Cas系统的质粒并借助OMV将其递送至副溶血弧菌，达到直接破坏其毒力基因，消除其致病性的目的。
图5. 预防系统工作原理
以上就是课题内容啦，再次感谢大家长期以来的关注。
参考文献：
[1] Microorganisms. 2020, 8 (7),996
[2] Toxins (Basel). 2021, 13 (8), 524
[3] Aquaculture International. 2021, 29 (2), 743-756
[4] 动物医学进展. 2018, 39 (04), 87-91
[5] Annu Rev Microbiol. 2021, 75, 609-630
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