采用实验设计法优化大肠杆菌单链抗体片段(scFv)表达及其抗Stx2毒素应用研究

本研究通过实验设计(DoE)方法系统优化了大肠杆菌表达系统，显著提升抗Stx2毒素单链抗体片段(scFv)产量。BL21(DE3) pLysS菌株在诱导条件优化后产量达34 mg/L，为开发STEC感染诊断工具提供关键技术支撑。

　　

^Highlight

^{菌株与质粒}

使用大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞（Novagen, Sigma-Aldrich）、BL21(DE3) pLysS感受态细胞（Novagen Sigma-Aldrich）和ArcticExpress(DE3)感受态细胞（Agilent）表达抗Stx2 scFv片段。载体构建中，scFv蛋白序列最初来源于分泌Stx2抗体的小鼠杂交瘤细胞(mAb 2E11)。随后通过密码子优化和GC含量调整，设计合成基因以实现大肠杆菌高效表达。

^{不同条件下大肠杆菌菌株的生长}

评估大肠杆菌BL21(DE3)、BL21(DE3) pLysS和ArcticExpress(DE3)在四种培养条件（2xYT/普通摇瓶、HDF/普通摇瓶、2xYT/挡板摇瓶、HDF/挡板摇瓶）下的生长曲线。所有菌株在挡板摇瓶中的生长均优于普通摇瓶，且与培养基类型无关（图2）。ArcticExpress(DE3)表现出最佳生长性能，尤其在条件4（HDF/挡板摇瓶）下OD₆₀₀达到最高值。

^{重组大肠杆菌在复合与限定培养基中的生长表现}

BL21(DE3)、BL21(DE3) pLysS和ArcticExpress(DE3)在挡板摇瓶中培养时均呈现生长改善，这很可能与挡板设计提升的氧传递效率有关，从而增强细胞代谢活性。值得注意的是，ArcticExpress菌株在条件4下显示出最优异的生长特性。

^结论

产Shiga毒素大肠杆菌感染是全球重大健康威胁，其引发的溶血性尿毒综合征(HUS)可能导致死亡。本研究通过工艺优化为开发经济高效的诊断工具提供了极具前景的技术路径。