本周，由于沙门氏菌疫情导致两人死亡、三百多人患病，受污染的黄瓜正在全美范围内召回，科学家们公布了一种对抗食源性疾病的新策略。他们的方法是基因工程改造植物以生产抗菌蛋白，然后将这些蛋白提取出来应用于受污染的肉类和农产品。
在一项周一发表于《美国国家科学院院刊》的研究中，科学家们改造了烟草、叶用甜菜、菠菜、菊苣和生菜，使其产生称为黏球菌素（colicins）的蛋白，这些蛋白可以杀死致命的大肠杆菌菌株。该团队由两家德国生物技术公司（Nomad Bioscience 和 Icon Genetics）的科学家领导，发现烟草等植物可以产生高水平的活性黏球菌素。此外，他们还确定了一种包含两种黏球菌素的混合物，可以有效地杀死所有主要的致病性大肠杆菌菌株。
Nomad Bioscience 首席执行官兼该论文作者之一的 Yuri Gleba 表示：“过去 15 年左右记录的所有食品疫情，都可以通过仅两种黏球菌素的组合，在非常低的浓度下应用，来得到很好的控制。”
在美国，每年大约有 30 万例大肠杆菌感染，主要通过食用受污染的食物引起。食物中的大肠杆菌主要存在于受污染的牛肉和猪肉中，但越来越多的 E. coli 感染与有机农产品有关，这些农产品通常用动物粪便代替化学肥料进行处理。根据世界卫生组织的数据，多达 10% 的大肠杆菌感染可能导致危及生命的疾病。
黏球菌素是大肠杆菌菌株自然产生的一种蛋白质，用于杀死或抑制竞争性大肠杆菌菌株的生长。这些蛋白质的毒性极强——实际上，毒性如此之强，以至于工程改造微生物生产黏球菌素通常会导致宿主死亡。为了规避这个问题，该研究的作者决定改造植物，因为黏球菌素对植物细胞的毒性没有那么强。他们成功地让各种植物表达了十二种不同类型的黏球菌素——所有这些黏球菌素在成分上与天然存在于大肠杆菌中的黏球菌素完全相同。
普渡大学研究蛋白质的结构生物学家 William Cramer 表示：“通过植物来源获得的产量，远远大于我们在实验室用大肠杆菌通常能够获得的产量。”
黏球菌素的效力极强，这正是 Nomad 和 Icon 的科学家们认为这些蛋白质可能是治疗食品的经济可行方法的原因。Gleba 说：“黏球菌素对细菌的活性是普通抗生素的 50 倍。” 在他们的研究中，Gleba 和他的同事将沾染了大肠杆菌的猪肉排喷洒了两种黏球菌素的混合物，用量为每公斤肉 4 毫克黏球菌素，一小时后就发现了大肠杆菌的显著减少。
他们的团队还聘请了第三方对其工艺进行经济分析，发现其方法可以与肉类行业目前偏好的去污方法（即热处理和酸洗）竞争。Gleba 说：“通常肉类行业准备花费每磅 2 到 5 美分来处理一磅肉。我们的成本低于这个。”此外，Gleba 认为他们的工艺更优越，因为与热处理和酸处理不同，黏球菌素不会影响肉类的质量和口感。
该团队计划通过“普遍认为安全”（GRAS）的途径获得 FDA 的批准。Gleba 对此表示乐观，因为黏球菌素是大肠杆菌在我们肠道中自然产生的，而他们用于处理食品的少量黏球菌素会在我们的胃肠道中完全降解。
然而，其他科学家并不那么乐观。明尼苏达大学的食品安全微生物学家 Francisco Diez-Gonzalez 警告说，市场批准可能是一个漫长而艰难的过程。他说：“要获得食品添加剂的批准，你必须提交大量的毒理学研究和有效性研究。我认为很难证明这些黏球菌素应该符合 GRAS 标准，因为它们通常不是人类饮食的一部分。”
尽管如此，Diez-Gonzalez 还是赞赏该科学家方法的创新性。他说：“让这种蛋白质在植物中以显著水平表达和产生的壮举非常了不起。仅从技术和科学的角度来看，我认为这项研究非常有价值。”
除大肠杆菌外，其他类型的细菌也可以被黏球菌素杀死，Gleba 及其团队计划将他们的工艺扩展到这些细菌。他告诉《PopSci》：“我们已经在研究用黏球菌素来控制沙门氏菌。”
