关键词:
破伤风
基因工程
免疫功能
中和抗体
BLISS法
摘要:
破伤风是由破伤风梭状芽胞杆菌产生的破伤风外毒素引起的一种急性危重疾病。该致病菌在自然界中广泛存在,其产生的破伤风痉挛毒素毒性非常强烈,仅次于肉毒毒素。世界卫生组织报道,全世界每年约有100万人感染发病,在一些国家人感染破伤风后的死亡率仍可高达80%。联合国儿童基金会公布的文件表明在发展中国家,新生儿破伤风死亡率高达90%。任何年龄人群均可发生破伤风感染。 由于注射破伤风疫苗后,人体不能产生持久免疫,而疫苗的运输、保存、经费等问题使加强免疫在发展中国家变得困难。即使大多数发达国家都对破伤风进行了加强免疫,但对人群的抗体水平检测结果却仍不乐观。目前破伤风的治疗仍以马血清破伤风抗毒素治疗为主,但作为异源蛋白,直到2008年我国仍有因使用该类抗毒素而引起过敏反应致死的病例。人破伤风免疫球蛋白是马血清抗毒素最好的替代品,但受血源来源限制和潜在污染病菌的威胁。 目前随着抗体研究手段的不断发展,尤其是抗体库技术日趋成熟,为获得人源性抗破伤风毒素中和抗体提供了重要手段。本研究通过构建人破伤风免疫噬菌体单链抗体库,以TeNT-Hc为抗原对抗体库进行筛选,最终获得具有不同抗原结合表位、具有较好体内中和活性的抗体,为破伤风毒素中和表位的研究以及毒素中毒的预防、治疗提供帮助。 实验从5名破伤风抗体滴度较高的健康献浆员外周血淋巴细胞中,提取总RNA,反转录获得cDNA。通过设计轻重链可变区框架引物,共扩增获得3组VH基因,4组Vκ基因,4组Vλ基因,采用重叠PCR法拼接扩增scFv片段,连入噬粒载体,电转构建库容为1×108的免疫噬菌体抗体库。随机挑取克隆进行菌落PCR及测序结果显示,抗体库具有很好的多样性和完整性。 以表达纯化的TeNT-Hc蛋白为抗原,对噬菌体抗体库进行3轮“吸附-洗脱-扩增”富集筛选,从第3轮到第1轮抗体共富集170倍。通过阳性克隆的筛选及特异性鉴定,获得3株与TeNT-Hc具有很好特异结合活性的单链抗体27G、22D和S-4-7H。构建3株单链抗体原核表达载体并在大肠杆菌中表达。scFv均以包涵体形式表达,通过对包涵体的洗涤、纯化、复性,1L培养物经纯化后可获得4~6mgscFv蛋白。复性后的3株scFv均保持了特异结合活性。竞争ELISA法检测3株scFv抗原表位基本一致。非竞争酶免法检测scFv亲和力,3株scFv的亲和常数KD在1.25×10-7~2.31×10-7mol/L,以27G-scFv的亲和力最高KD=1.25×10-7mol/L。后续实验主要围绕27G-scFv展开。 通过PCR定点突变的方法对27G-scFv进行二硫键稳定单链抗体的改造,获得27G-scdsFv,并构建大肠杆菌表达系统。通过对包涵体复性,27G-scdsFv保持很好的特异结合活性。SWISSMODEL三维模建结果显示,改构后的抗体二级结构与原单链形式基本相同,三维结构在VH和VL间成功引入二硫键,单链抗体由二聚体形式变为单体,达到了预期设想。稳定性检测,27G-scdsFv在储存时间和储存温度上较27G-scFv稳定性明显提高。非竞争酶免法检测27G-scdsFv的亲和常数KD(1/Ka)=0.93×10-7mol/L,略高于27G-scFv。27G-scdsFv在体外可以有效抑制TeNT-Hc与PC-12细胞的结合。 利用哺乳动物细胞表达系统制备人源全分子抗体,构建27G全抗体的轻重链表达载体,并在CHO细胞中获得瞬时表达,表达量约100mg/L。表达的全分子抗体在非还原SDS-PAGE中表现为一条约150kD条带,在还原SDS-PAGE中表现为一条约25kD和一条约50kD条带,符合全抗体和轻重链片段大小。27G全抗体保持了与抗原TeNT-Hc特异性结合活性,亲和常数KD为2.38×10-9mol/L,与单链抗体相比,亲和力提高了约100倍。 此外,针对TeNT-Hc与神经细胞结合的双受体多表位特点,多株具有不同表位的抗体联合使用可能发挥正协同效应。研究采用夹心法和固相竞争法筛选与27G具有不同抗原表位的抗体,最终获得了2株不同抗原表位的scFv:2-2D和S-4-7F。构建2株抗体的单链和全抗体表达载体,分别在大肠杆菌和CHO细胞中表达。表达产物均保持了与TeNT-Hc的特异结合活性。采用非竞争酶免法测定2-2D、S-4-7F全抗体的亲和常数KD分别为2.6×10-8mol/L和5.8×10-8mol/L。 通过对TeNT-Hc与神经细胞结合原理的分析,实验初步分析了27G、2-2D和S-4-7F这3株抗体与抗原的结合表位。TeNT-Hc通过其W-pocket和R-pocket两个结合袋与神经细胞表面的神经节苷脂结合。两个pocket与神经节苷脂的不同成份结合,dotblot结果显示,TeNT-Hc与神经节苷脂GT1b和