用于动物健康和水产养殖的融合蛋白、重组细菌和外孢壁片段的制作方法

本技术要求于2016年3月16日提交的美国临时申请序列号62/309,259的权益，其全部内容通过引用并入本文。本发明一般涉及融合蛋白，表达此类融合蛋白的重组蜡状芽孢杆菌家族成员，以及来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子的外孢壁片段。本发明还涉及含有重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子或来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子的外孢壁片段的组合物。还提供了重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子和来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子的外孢壁片段在动物健康和水产养殖领域中的用途。特别地，本发明涉及使用孢子或外孢壁片段保护动物或水生生物免于病原体的方法。本发明还涉及使用重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁片段和/或孢子在动物中产生免疫原性应答的方法。还提供了用于保护动物免于病原体的产品，包括粘合贴剂、伤口敷料、用于家畜足浴的插入托盘、蹄绷带、饲料、饲料添加剂和昆虫喷雾器。

背景技术：

1、病原体对生物体的定殖是发生疾病的第一步。目前，没有向动物递送肽、酶或其它蛋白质的有效方法，其允许肽、酶或其它蛋白质保持足够长的活性以有效地破坏细菌、真菌或原生动物的定殖或感染。因此，本领域需要稳定和递送蛋白质或肽的方法，所述蛋白质或肽通过抗细菌、抗真菌、抗蠕虫或杀虫活性或通过抑制病原体繁殖来保护动物免于病原体。以前将肽、酶和其它蛋白质引入动物的尝试受到动物体内或动物体上酶、蛋白质和肽的快速降解和有限吸收的阻碍。此外，动物体内蛋白酶的流行；快速代谢；调理作用；构象变化；亚基蛋白的解离；与血液制品形成非共价复合物；以及不稳定侧基的破坏都是使用蛋白质、肽或酶作为动物疾病管理的障碍。

2、水产养殖是在其生命周期的全部或部分受控条件下养殖水生生物。对水产养殖生产的兴趣正在上升，因为限制许多海产品种的野生收获可能会减少野生收获的海产品供应。水产养殖种植者可以更容易地保持稳定的产品供应。养殖海产品的规模和数量也可能更均匀，从而减缓价格波动。选择性育种可用于增强抗病性，增加生长速率或促进其它所需性状(例如更好的饲料转化)。尽管水产养殖有益，但与野生收获相比，水产养殖也存在一些缺点，例如集约化生产场所的废物处理(导致附近水道富营养化)，饲料来源导致的致癌化学品危险程度，过量使用抗生素和生物控制剂，以及养殖鱼类产品中对疾病爆发的损失。因此，水产养殖业因其在病毒、细菌、真菌、寄生虫和其它未确诊和新出现的病原体引起的疾病和问题中的份额而不堪重负。目前用于疾病管理的水产养殖实践包括使用化学杀虫剂和农药以及通常对鱼本身有毒的其它常见化学品。漂白剂、碘伏和苯扎氯铵通常用于水产养殖中以减少疾病和生物膜形成两者。水产养殖中的许多微生物病原体导致鱼和虾的毒性作为主要问题，并且作为次要问题还形成生物膜，使得控制这些病原体对于继续看到养殖鱼的产量增加是至关重要的。因此，本领域需要控制水产养殖中病原体的方法。

3、当微生物在潮湿环境中粘附到某些物体的表面并开始繁殖时，形成生物膜。微生物通过分泌细胞外聚合物质而形成几乎任何物体表面的附着物。生物膜通常由许多微生物的混合物组成，包括细菌种类，以及真菌、藻类、酵母和原生动物。已经充分证明，生物膜内的细菌对抗生素和杀生物剂的抗性比其游离形式高数百至数千倍。在生物膜中，假设抗生素渗透性差、营养限制和生长缓慢，适应性应激反应和持久性细胞的形成构成多层防御，使得它们很难消除。由于这些原因，生物膜通过在宿主组织(例如慢性伤口，骨质疏松症，囊性纤维化，耳炎)、水产养殖系统中的表面(例如管道，罐，甚至鱼鳃)、医疗设备(例如导管，经皮装置)以及医疗设备(例如血液透析机，呼吸机，分流器，医院表面)上形成而在动物健康方面存在问题。因此，本领域需要防止生物膜形成或一旦形成后从表面除去生物膜。

4、在用于治疗动物外部疾病(例如脚腐病或乳腺炎)的方法中，通常的做法是应用抗菌溶液。该方法的问题在于对进行挤奶或剪切的畜群或设施的未受影响成员的污染。此外，需要重复施用并且可能发生抗生素抗性或甚至无效。乳腺炎是一种影响全世界大量奶牛的疾病，使用抗生素并不是一种理想的解决方案。它们不仅影响收集的牛奶(停药数天，抗生素残留物污染，酸奶和奶酪加工相关的问题)，抗生素也没有降低乳腺炎的发病率。因此，本领域需要用于治疗诸如足腐病和乳腺炎的疾病的改进方法。

5、控制昆虫载体是重要的，因为昆虫是动物疾病的主要传播者。媒介传播的疾病对动物健康和引人注目的经济含义具有显著的负面影响。如果不通过病媒控制进行干预，危险疾病将在全球迅速发展。目前的载体控制方法包括栖息地控制，减少与载体的接触，通过捕食者的生物控制，通过杀虫剂或杀幼虫剂的化学控制，细菌毒素或植物化合物。目前寻找长效杀虫剂和寻找新农药以抗击物种的目标对全球问题是有效的。消除这些昆虫载体可以减轻疾病传播并降低与它们传播的疾病相关的死亡率。因此，本领域还需要通过杀死昆虫载体来保护动物免于病原体的方法。

技术实现思路

1、提供了融合蛋白。融合蛋白包含靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁；和至少一种目标蛋白质或肽。目标蛋白质或肽可包含抗体，抗体片段，组蛋白，天蚕素，对虾肽，牛抗菌肽，蓝蟹抗菌肽，贻贝抗菌肽，鲎肽素，被囊抗菌肽，amisgurin，拟鲽抗菌肽，鲶鱼抗菌肽，腺苷三磷酸双磷酸酶，藻酸盐裂解酶，分散素b，dna酶，内切壳多糖酶，外切壳多糖酶，蛋白酶k，分泌的杀虫(sip)蛋白，杀蚊毒素，cry1aa蛋白，cry1ab蛋白，cry1ac蛋白，cry1ca蛋白，a cry1da蛋白，cry2aa蛋白，cry3aa蛋白，cry3bb蛋白，cry4aa蛋白，cry4ab蛋白，cry11aa蛋白，cyt1aa蛋白，aiia，枯草芽孢杆菌丝氨酸蛋白酶或其任何组合。

2、提供了另一种融合蛋白。融合蛋白包含靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁；和lfcinb。lfcinb包含与seq idno：212具有至少70％，至少75％，至少80％，至少85％，至少90％，至少95％，至少98％，至少99％或100％序列同一性的氨基酸序列。

3、提供了另一种融合蛋白。融合蛋白包含靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁；和lysm。lysm包含与seq id no：213具有至少70％，至少75％，至少80％，至少85％，至少90％，至少95％，至少98％，至少99％或100％序列同一性的氨基酸序列。

4、提供了另一种融合蛋白。融合蛋白包含靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁；和β-1,3-葡聚糖酶。β-1,3-葡聚糖酶包含与seq id no：214或216具有至少70％，至少75％，至少80％，至少85％，至少90％，至少95％，至少98％，至少99％或100％序列同一性的氨基酸序列。

5、提供了另一种融合蛋白。融合蛋白包含靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁；和cry21a蛋白。cry21a蛋白包含与seq id no：215具有至少70％，至少75％，至少80％，至少85％，至少90％，至少95％，至少98％，至少99％或100％序列同一性的氨基酸序列。

6、提供了表达任何融合蛋白的重组蜡状芽孢杆菌家族成员。

7、还提供了来源于任何重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子的外孢壁片段。

8、提供了包含载体和本文所述的任何重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子的组合物。

9、还提供了包含载体和来源于本文所述的任何重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子的外孢壁片段的组合物。

10、提供了药物组合物。药物组合物包含药学上可接受的载体和外孢壁片段。外孢壁片段来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子，并包含融合蛋白。融合蛋白包含至少一种保护动物免于病原体的蛋白质或肽以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。

11、提供了疫苗组合物。该组合物包含药学上可接受的载体。疫苗组合物还包含第一类外孢壁片段和第二类外孢壁片段。第二类外孢壁片段与第一类外孢壁片段不同。第一类和第二类外孢壁片段来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子，其包含突变或表达蛋白质，其中与在相同条件下野生型蜡样芽孢杆菌家族成员中蛋白质的表达相比，蛋白质的表达增加。与野生型孢子的外孢壁相比，突变或蛋白质的表达增加导致具有外孢壁的蜡状芽孢杆菌家族成员孢子更容易从孢子中除去。第一类外孢壁片段和第二类外孢壁片段中的至少一个包含融合蛋白。融合蛋白包含抗原或免疫原以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。

12、提供了另一种疫苗组合物。该组合物包含药学上可接受的载体。该组合物还包含表达第一融合蛋白的重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子。第一融合蛋白包含至少一种抗原或免疫原以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使第一融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。该组合物还包含外孢壁片段，其中外孢壁片段来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子。

13、提供了另一种疫苗组合物。该组合物包含药学上可接受的载体。该组合物还包含第一免疫原或抗原。该组合物还包含外孢壁片段，其中外孢壁片段来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子。

14、提供了一种在动物中产生免疫原性应答的方法。该方法包括向动物施用任何疫苗组合物。

15、提供了一种保护动物免于病原体的方法。该方法包括向动物、动物环境或病原体施用表达融合蛋白的重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子。融合蛋白包含至少一种保护动物免于病原体的蛋白质或肽以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。保护动物免于病原体的蛋白质或肽不包含抗原或免疫原。

16、提供了另一种保护动物免于病原体的方法。该方法包括向动物、动物环境或病原体施用外孢壁片段。外孢壁片段来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子，并包含融合蛋白。融合蛋白包含至少一种保护动物免于病原体的蛋白质或肽以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。

17、提供了一种组合物。该组合物包含用于水产养殖可接受的载体和外孢壁片段。外孢壁片段来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子，并包含融合蛋白。融合蛋白包含至少一种保护水生生物免于病原体的蛋白质或肽以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。

18、提供了一种保护水生生物免于病原体的方法。该方法包括在水产养殖系统中培养水生生物。将表达融合蛋白的重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子引入水产养殖系统。融合蛋白包含至少一种保护水生生物免于病原体的蛋白质或肽以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。水生生物选自鱼类，两栖动物，爬行动物，甲壳类动物，软体动物，蠕虫，珊瑚，海绵，红藻，褐藻或其任何组合。

19、提供了另一种保护水生生物免于病原体的方法。该方法包括在水产养殖系统中培养水生生物。将外孢壁片段引入水产养殖系统。外孢壁片段来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子，并包含融合蛋白。融合蛋白包含至少一种保护水生生物免于病原体的蛋白质或肽以及靶向序列，外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。水生生物选自鱼类，两栖动物，爬行动物，甲壳类动物，软体动物，蠕虫，珊瑚，海绵，红藻，褐藻或其任何组合。

20、提供了粘合贴剂和伤口敷料。提供了包含药物组合物的粘合贴剂或伤口敷料。药物组合物包含药学上可接受的载体和表达融合蛋白的重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子。融合蛋白包含至少一种保护动物免于病原体的蛋白质或肽以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。

21、可选地或另外地，粘合贴剂或伤口敷料可包含药物组合物，其包含药学上可接受的载体和外孢壁片段。外孢壁片段来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子，并包含融合蛋白。融合蛋白包含至少一种保护动物免于病原体的蛋白质或肽以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。

22、提供了一种用于牲畜足浴的插入托盘。插入托盘包含表达融合蛋白的重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子。融合蛋白包含至少一种保护蹄动物免于病原体的蛋白质或肽以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。孢子固定在插入托盘的内表面上。

23、可选地或另外地，插入托盘包含外孢壁片段。外孢壁片段来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子，并包含融合蛋白。融合蛋白包含至少一种保护蹄动物免于病原体的蛋白质或肽以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。外孢壁片段固定在插入托盘的内表面上。

24、提供了一种蹄绷带。蹄绷带包含药物组合物。药物组合物包含药学上可接受的载体和表达融合蛋白的重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子。融合蛋白包含至少一种保护蹄动物免于病原体的蛋白质或肽以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。

25、可选地或另外地，蹄绷带包含药物组合物，其包含药学上可接受的载体和外孢壁片段。外孢壁片段来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子，并包含融合蛋白。融合蛋白包含至少一种保护蹄动物免于病原体的蛋白质或肽以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。

26、提供了饲料和饲料添加剂。饲料或饲料添加剂包含外孢壁片段，其中外孢壁片段来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子，并包含融合蛋白，该融合蛋白包含至少一种保护动物免于病原体的蛋白质或肽以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。

27、提供了通过杀死病原体的昆虫或螨虫(arachnid)载体来保护动物免于病原体的方法。该方法包括使昆虫或螨虫载体或昆虫或螨虫载体的幼虫与重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子接触。重组蜡状芽孢杆菌家族成员表达融合蛋白。融合蛋白包含至少一种对动物病原体的昆虫或螨虫载体或昆虫或螨虫载体的幼虫具有杀虫或杀螨活性的蛋白质或肽以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。

28、可选地或另外地，通过杀死病原体的昆虫或螨虫载体来保护动物免于病原体的方法包括使昆虫或螨虫载体的昆虫或螨虫载体的幼虫与外孢壁片段接触。外孢壁片段来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子，并包含融合蛋白。融合蛋白包含至少一种对动物病原体的昆虫或螨虫载体或昆虫载体的幼虫具有杀虫或杀螨活性的蛋白质或肽以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。

29、提供了杀虫或杀螨组合物。该组合物包含载体和外孢壁片段。外孢壁片段来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子，并包含融合蛋白。融合蛋白包含至少一种蛋白质或肽，其对动物病原体的昆虫或螨虫载体或昆虫或螨虫载体的幼虫或龄虫具有杀虫或杀螨活性。融合蛋白还包含靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。

30、提供了一种昆虫喷雾器。昆虫雾化器包含载体和表达融合蛋白的重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子。融合蛋白包含至少一种蛋白质或肽，其对动物病原体的昆虫或螨虫载体或昆虫或螨虫载体的幼虫或龄虫具有杀虫或杀螨活性。融合蛋白还包含靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。

31、可选地或另外地，昆虫雾化器可包含载体和外孢壁片段。外孢壁片段来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子，并包含融合蛋白。融合蛋白包含至少一种蛋白质或肽，其对动物病原体的昆虫或螨虫载体或昆虫或螨虫载体的幼虫或龄虫具有杀虫或杀螨活性。融合蛋白还包含靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。

32、提供了一种在水生动物中产生免疫原性应答的方法。该方法包括向水生动物施用外孢壁片段。外孢壁片段来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子，并包含融合蛋白。融合蛋白包含至少一种抗原或免疫原以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。通过将水生动物浸入包含外孢壁片段的溶液中，将外孢壁片段施用于水生动物。

33、可选地或另外地，在水生动物中产生免疫原性应答的方法包括向水生动物施用孢子。孢子是表达融合蛋白的重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子。融合蛋白包含至少一种抗原或免疫原以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。通过将水生动物浸入包含孢子的溶液中，将孢子施用于水生动物。

34、提供了另一种在水生动物中产生免疫原性应答的方法。该方法包括向水生动物施用外孢壁片段。外孢壁片段来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子，并包含融合蛋白。融合蛋白包含至少一种抗原或免疫原以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。水生动物选自鱼类，两栖动物，甲壳类动物，软体动物及其任何组合。

35、提供了另一种在水生动物中产生免疫原性应答的方法。该方法包括向水生动物施用外孢壁片段。外孢壁片段来源于重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子，并包含融合蛋白。融合蛋白包含至少一种抗原或免疫原以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。向水生动物施用外孢壁片段导致水生动物针对病原体接种，所述病原体选自鲑肾杆菌，鲁氏耶尔森菌，鮰爱德华菌，柱状黄杆菌，绿色气球菌，杀鲑气单胞菌，嗜水气单胞菌，毛霉亮发菌，创伤弧菌，副溶血性弧菌，溶藻弧菌，希瓦氏菌属的细菌病原体，雕萎综合体(xenohaliotis californiensis)，鲑鱼立克次氏体，水霉属的病原性原生生物，鲤鱼鳃霉菌(branchiomyces sanguinis)，坏死鳃霉菌(branchiomyces demigrna)，鱼孢霉(icthyophous hoferi)及其任何组合的病原体。

36、可选地或另外地，在水生动物中产生免疫原性应答的方法包括向水生动物施用孢子。孢子是表达融合蛋白的重组蜡状芽孢杆菌家族成员的孢子。融合蛋白包含至少一种抗原或免疫原以及靶向序列、外孢壁蛋白或外孢壁蛋白片段，其使融合蛋白靶向重组蜡状芽孢杆菌家族成员的外孢壁。向水生动物施用孢子导致水生动物针对病原体接种，所述病原体选自鲑肾杆菌，鲁氏耶尔森菌，鮰爱德华菌，柱状黄杆菌，绿色气球菌，杀鲑气单胞菌，嗜水气单胞菌，毛霉亮发菌，创伤弧菌，副溶血性弧菌，溶藻弧菌，希瓦氏菌属的细菌病原体，雕萎综合体，鲑鱼立克次氏体，水霉属的病原性原生生物，鲤鱼鳃霉菌，坏死鳃霉菌，鱼孢霉及其任何组合的病原体。

37、本发明的特征在所附权利要求和下面标题为“实施方式”的部分中提供的实施方式列表中进一步限定。其它目的和特征将部分地显而易见，并且部分地在下文中指出。