Công nghệ sinh học hiện đại có khả năng tạo ra các protein tái tổ hợp ứng dụng trong nhiều lĩnh vực trong đó có y sinh học, chống khủng bố sinh học và chiến tranh sinh học. Biểu hiện gen seb thành protein tái tổ hợp không độc phục vụ nghiên cứu tạo vaccine an toàn nhằm ngăn ngừa ngộ độc thực phẩm do SEB gây nên. Năm 2002, Lee và cs đã nghiên cứu tạo vaccine tiềm năng phòng chống SEB dựa trên việc sử dụng hệ vector từ virus mang gen mã hóa SEB đột biến. Chuột sau khi tiêm vaccine này có khả năng chống lại được 5 liều trung bình SEB [23]. Tiếp đó, Woody và cs (1997) đã nghiên cứu tạo được 2 loại protein SEB mang đột biến thay thế asparagine bằng lysine tại
vị trí 23 (N23K) và phenylalanine bằng serine tại vị trí 44 (F44S) trên trình tự polypeptid SEB không độc. Theo đó, khi thử nghiệm 10 µg SEB N23K và F44S (tương đương liều 30 LD50) đã không gây chết chuột thử nghiệm. Một điều thú vị là mặc dù protein SEB N23K và F44S thử nghiệm ở liều lượng thấp nhưng vẫn được phát hiện bởi phương pháp miễn dịch liên kết enzym ELISA nhờ kháng thể đa dòng kháng SEB. Sử dụng SEB tái tổ hợp N23K, F44S sẽ thúc đây phản ứng kháng SEB bảo vệ 80 - 87% chuột [39]. Ngoài ra, Lowell và cs cũng nghiên cứu thấy SEB qua xử lý với formalin sẽ trở nên mất độc và được gọi là giải độc tố B của tụ khuẩn. Khi chuột dùng qua đường mũi vaccine proteosome SEB giải độc tố sẽ tạo ra được mức cao kháng thể IgG kháng lại SEB trong máu và kháng thể IgA kháng lại SEB ở niêm mạc đường hô hấp và ruột. Vaccine proteosome SEB giải độc tố này cũng đã chứng tỏ hiệu quả bảo vệ tối ưu với 100% số khỉ thực nghiệm [24].
Năm 1992, Swaminathan và cs đã nhận thấy những thay đổi nhỏ trên bề mặt phân tử SEB tại vị trí hoạt động rãnh 4α tạo ra các SEB không độc trong khi vẫn bảo thủ khả năng miễn dịch của phân tử [34]. Năm 1994, Thibodeau đã phân tích cấu trúc tinh thể SEB đột biến và tìm ra vị trí hoạt động gây nên triệu chứng nôn mửa gồm 14 acid amin nằm trong vùng từ acid amin 113 - 126 (rãnh α4). 14 acid amin nối vùng 1 và 2 của phân tử SEB và trong 14 acid amin có 11 acid amin là giống nhau với mọi SEs. Tại rãnh α4 có từ 3 tới 5 vị trí có histidine (H32, h121 và h166) rất quan trọng cho các tế bào T (TCR - T Cell Receptor) bám vào [35]. Năm 1982, Stelma và Bergdoll đã khá thành công trong nghiên cứu làm giảm độc tính của SEA và SEB bằng cách methyl hóa nhóm carboxyl ở các phân tử histidine trong cấu trúc protein SEB. Các phân tử SEA, SEB khi được methyl hóa nhóm carboxyl của các histidine không những có thể làm giảm độc tính của các kháng nguyên mà còn bảo tồn được khả năng gây miễn dịch của chúng [32]. Vì tyrosine có cấu trúc gần giống với histidine nên thay thế histidine tích điện dương bằng tyrosine ưa
nước sẽ không làm thay đổi cấu trúc bề mặt phân tử, do đó có thể thay thế việc methyl hóa nhóm carbonxyl của histidine ở thí nghiệm trên. Dựa trên cơ sở đó, năm 2003, Korolev và cs đã nghiên cứu tạo 4 đột biến điểm thay thế các acid amin histidine bởi các tyrosine tại 4 vị trí có codon mã hóa cho histidine (codon 12; 32; 105 và 121) [22]. Tác giả Savransky và cs sau đó 1 năm (2004) cũng khẳng định SEB mang 4 đột biến thay thế histidine bằng tyrosine tại vị trí các codon 12; 32; 105; 121 đã tạo ra một kháng nguyên tái tổ hợp không mang độc tố, và có khả năng kích ứng ở mức độ cao các kháng thể IgG đặc hiệu [30].
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU