用小鼠模型分析可溶性表达结核分枝杆菌Ag85A的免疫原性

【目的】可溶性表达结核分枝杆菌Ag85A蛋白,并评价其免疫原性。【方法】利用冷休克表达质粒和含有伴侣质粒的大肠杆菌对Ag85A蛋白进行可溶性原核表达,并进行纯化与鉴定,通过C57BL/6小鼠模型对Ag85A蛋白的免疫原性,包括诱导机体特异性体液免疫应答和细胞免疫应答水平进行分析。【结果】重组菌诱导后裂解上清中检测到可溶性Ag85A蛋白的表达,经过亲和层析纯化收获了纯度在90%以上的Ag85A蛋白,Western blot鉴定显示其具有较好的免疫反应性。Ag85A蛋白免疫小鼠后,血清中可以检测到高水平的Ig G抗体效价,其中Ig G2b水平要高于Ig G1。通过特异性多肽、蛋白刺激脾脏和腹股沟淋巴结细胞可分泌高水平的IFN-γ、TNF-α等Th1型细胞因子。【结论】实现了Ag85A蛋白的可溶性表达,免疫特性评价显示Ag85A蛋白可诱导机体产生强烈的特异性体液免疫应答及Th1型的细胞免疫应答,从而为其进一步免疫学功能的研究奠定了重要基础。     

真核表达编码Ag85A基因重组体的构建

抗原85复合体（Ag85）是BCG合成的能够刺激机体产生细胞免疫和体液免疫的多种成分之一,Ag85A是抗原85复合体组成成分之一,可显著刺激细胞免疫功能增强。为研究经口接种Ag85A的DNA疫苗的免疫效应,根据结核分枝杆菌Ag85A的基因序列自行设计了一对PCR引物,以人型结核杆菌H37Rv标准毒力株的DNA为模板,经过PCR扩增出Ag85A目的基因,纯化PCR产物TA克隆入载体pUCm-T载体,蓝白斑筛选将回收的PCR产物用限制性核酸内切酶Xhol和BamHI双酶酶切后,经T4DNA连接酶作用,与真核表达载体pCDNA3．1^＋连接,筛选得到的阳性克隆经DNA测序鉴定证实为Ag85A基因,且被克隆到载体pCDNA3．1^＋中的CMV启动子的下游,成功构建并鉴定的真核表达载体pCDNA3．1^＋携带Ag85A基因的重组体,命名为pCDNA3．1^＋／Ag85A。将其转化大肠埃希菌并使之大量扩增,并采用无内毒素提取质粒方法收集此重组质粒DNA．即为可经口途径喂饲小鼠的结核杆菌Ag85A的DNA疫苗,为口服DNA疫苗的临床应用研究奠定基础。     

结核分枝杆菌Rv1009的生物信息学分析及克隆、表达

以往在对藤黄微球菌的研究中发现了促进复活因子(RPF),该因子可以有效促进休眠期的多种革兰氏阳性细菌复活和生长。生物信息学分析表明在多种革兰氏阳性细菌的基因组中均存在编码RPF样蛋白的基因。从GeneBank中获得了结核分枝杆菌、麻风分枝杆菌、谷氨酸棒杆菌和微链霉菌等革兰氏阳性细菌的多种RPF样蛋白相关信息,通过同源性分析发现这些蛋白均含有一个由75个氨基酸残基构成的高度保守序列,即RPF作用域。进一步对结核分枝杆菌H37Rv株的Rv1009进行了分析,并用PCR法克隆了其编码基因全长,定向克隆至pGEX 4T-2,在大肠杆菌BL21 (DE3)中获得了Rv1009-GST融合蛋白的高效表达,为深入探讨其生物学功能奠定了基础。     

DNA微阵列在结核分枝杆菌研究中的应用

高密度DNA微阵列技术可以通过一次杂交获得大量的基因组信息,广泛用于基因组结构和基因表达谱分析。本文简介DNA微阵列技术在结核分枝杆菌的功能基因组学,致病机理以及耐药机制,诊断等方面的应用。     

结核分枝杆菌16-kDa α晶体蛋白的原核表达及纯化

目的:利用基因工程技术原核表达并纯化结核分枝杆菌α晶体蛋白(Acr)。方法:以结核分枝杆菌H37Rv株基因组DNA为模板,通过PCR方法扩增Acr的编码基因,以pCold为载体构建重组质粒,再转化到表达宿主菌大肠杆菌BL21(DE3)中,用IPTG诱导表达,经SDS-PAGE和Western印迹分析和纯化该表达产物。结果:构建了具有正确基因序列的Acr重组表达质粒,重组Acr在大肠杆菌BL21(DE3)中经低温诱导得到可溶性表达;分别用6×His的单克隆抗体和16-kDa单克隆抗体对表达产物进行Western印迹分析,结果显示在相对分子质量约19 000处均有特异性条带,与预计大小吻合;纯化后蛋白纯度达90%,浓度达0.8 mg/mL。结论:表达了重组可溶性Acr,为深入研究该蛋白的生物学、免疫学活性奠定了基础。     

结核分枝杆菌Rvl009结构域基因的克隆、表达及亲和层析纯化

目的：克隆结核分枝杆菌Rvl009结构域基因,经序列测定正确后进行融合表达和纯化。方法：采用PCR从结核分枝杆菌H37Rv基因组中扩增出Rvl009结构域基因,用限制性内切酶消化后插入pUC-19克隆载体中,经测序正确后亚克隆到融合表达载体pPro-EXHT中,转化大肠杆菌DH5α,目的基因经IPTG诱导,由T7启动子调控表达了N端带6个连续组氨酸残基的Rvl009结构域多肽,在变性条件下对目的蛋白进行纯化。结果：获得了结核分枝杆菌Rvl009结构域基因,得到融合6个组氨酸残基的Rvl009结构域多肽,纯化获得的蛋白纯度大于87％。结论：构建了结核分枝杆菌Rvl009结构域基因的重组表达载体,并获得了高纯度的融合表达蛋白,为后续深入研究奠定了基础。     

结核分枝杆菌CFP10、ESAT6、Ag85A和Ag85B抗原真核共表达载体的构建与表达

CFP10、ESAT6、Ag85A和Ag85B是结核分枝杆菌的主要免疫优势抗原。为了构建一种可同时表达这4种抗原的真核多基因共表达载体pcDNA-CFP10-ESAT6-Ag85A-Ag85B(pcDNA-CEAB),并利用HEK 293T细胞对其体外表达进行检测。采用酶切、连接的方法,将CFP10和ESAT6编码基因以(Gly4Ser)3蛋白Linker连接,插入至质粒pcDNA3.1(+)多克隆位点CMV启动子与加尾信号BGH pA之间,使两者融合表达,将Ag85A和Ag85B编码基因以内部核糖体进入位点(Internal ribosome entry site,IRES)序列连接,并赋予RSV启动子和加尾信号BGH pA,使两者在RSV启动子作用下独立表达。重组质粒经酶切及测序验证后转染至HEK 293T细胞中进行体外表达实验,48 h后提取总蛋白,利用CFP10、ESAT6、Ag85A和Ag85B特异性抗体进行Western blotting检测。结果显示多基因共表达载体pcDNA-CEAB在真核细胞HEK 293T中得到表达,且CFP10、ESAT6、Ag85A和Ag85B抗原能被相应的特异性抗体所识别,表明质粒pcDNA-CEAB构建正确,这为进一步研究其免疫原性和免疫保护效果奠定了基础。     

小鼠对结核分枝杆菌Ag85B-Esat6-HspX融合基因的免疫反应

目的研究结核分枝杆菌Ag85B-Esat6-HspX融合基因的免疫原性。方法将40只BALB/c小鼠随机分成4组,NS组、BCG组、pcDNA-HspX组和pcDNA-Ag85B-Esat6-HspX组,每组10只。BCG组只在0周时皮内注射卡介苗1次。NS组、pcDNA-HspX组及融合基因组分别于0、2、4周肌肉注射生理盐水和重组质粒DNA,共免疫3次。在免疫的第2周,4周及最后一次免疫后2周检测体血清中的总IgG水平。同时,最后一次免疫后2周,取脾细胞检测细胞免疫反应。结果构建的融合基因重组质粒DNA免疫动物后能产生针对结核杆菌特定抗原的特异性细胞免疫和体液免疫应答,具有较强的免疫原性。结论结核分枝杆菌Ag85B-Esat6-HspX融合基因可作为DNA疫苗进行保护作用的研究。     

结核分枝杆菌Rv1009结构域基因的克隆、表达及亲和层析纯化

目的:克隆结核分枝杆菌Rv1009结构域基因,经序列测定正确后进行融合表达和纯化。方法:采用PCR从结核分枝杆菌H37Rv基因组中扩增出Rv1009结构域基因,用限制性内切酶消化后插入pUC-19克隆载体中,经测序正确后亚克隆到融合表达载体pPro-EXHT中,转化大肠杆菌DH5α,目的基因经IPTG诱导,由T7启动子调控表达了N端带6个连续组氨酸残基的Rv1009结构域多肽,在变性条件下对目的蛋白进行纯化。结果:获得了结核分枝杆菌Rv1009结构域基因,得到融合6个组氨酸残基的Rv1009结构域多肽,纯化获得的蛋白纯度大于87%。结论:构建了结核分枝杆菌Rv1009结构域基因的重组表达载体,并获得了高纯度的融合表达蛋白,为后续深入研究奠定了基础。     

Ag85A真核表达重组体的构建及稳定转染细胞系的建立

构建结核杆菌抗原85A（AgS5A）的真核表达重组体,转染L929细胞,建立稳定转染细胞系。从质粒V1 Jns．tPA—Ag85A中经PCR扩增出Ag85A基因,利用DNA重组技术将其插入到真核表达载体peDNA3．1／myc—HisA中,经酶切和测序鉴定后,脂质体转染法转染L929细胞,通过G418选择培养,建立稳定转染细胞系,Western Blot检测Ag85A的表达。成功构建pcDNA3．1／mye—HisA—Ag85A真核表达载体并稳定转染L929细胞,成功表达了目的基因。为进一步研究Ag85ADNA疫苗对结核杆菌的免疫防护作用奠定了基础。     

口服脂质体包裹Ag85A DNA疫苗诱导抗体的产生

制备脂质体包裹的Ag85A口服DNA疫苗,并观察小鼠口服后所诱生的抗体产生情况。用脂质体包襄重组质粒pcDNA3．1／mye—HisA—Ag85A制备口服DNA疫苗,并用脂质体包裹空质粒pcDNA3．1／myc—HisA作为对照。将C57BL／6小鼠随机分为3组,即生理盐水组、空质粒组和重组质粒DNA疫苗组。分别将生理盐水、空质粒和重组质粒DNA疫苗以灌胃方式投给各组小鼠,共免疫3次,每次间隔14d,末次免疫后14d处死小鼠,ELISA法检测血清中Ag85A特异性抗体水平,放射免疫法测定肠组织中分泌型IgA（sIgA）含量。重组质粒组血清中Ag85A特异性抗体滴度为1：160,空质粒组和生理盐水组血清中均未捡出Ag85A特异性抗体。重组质粒组肠组织中slgA含量（0．3761±0．0456）μg／mL较空质粒组（0．2374±0．0414）μg／mL和生理盐水（0．1993±0．0899）μg／mL组显著增高（P〈0．05）,而空质粒组和生理盐水组未见有意义的变化（P〉0．05）。口服脂质体包裹Ag85ADNA疫苗可诱导外周特异性抗体的产生和肠道黏膜局部sIgA的水平的升高。     

Ag85ADNA疫苗对荷瘤鼠Th1细胞免疫功能的影响

为了探讨肌肉注射Ag85A DNA疫苗能否在肿瘤宿主,一个低细胞免疫应答的机体内激发Th1型细胞免疫应答,将6~8周龄BALB/c雌性小鼠随机分成实验组(Ag85A-V1Jns.tPA组),空质粒组(V1Jns.tPA组)和生理盐水组3组,将生长旺盛的Meth-A细胞接种于各组小鼠右侧背部皮下,每只小鼠2×105个细胞,1d后于小鼠大腿肌肉内分别注射100μL Ag85A-V1Jns.tPA(1 g/L),V1Jns.tPA(1 g/L)或生理盐水。每10 d 1次,共3次,于末次注射后第8 d,无菌取脾,分离细胞进行培养。检测NK细胞活性以及脾细胞培养上清中IFN-γ含量。结果显示:实验组平均NK细胞杀伤率以及脾细胞培养上清中IFN-γ含量较空质粒组和生理盐水组均显著增高,而空质粒组和生理盐水组之间未见有意义的变化。提示肌肉注射Ag85A DNA疫苗可以提高Meth-A纤维肉瘤荷瘤小鼠Th1细胞免疫功能。     

共表达结核杆菌Ag85A-ESAT-6融合抗原与IL-21核酸疫苗的构建及免疫效果研究

目的：构建结核杆菌Ag85A-ESAT-6融合抗原与细胞因子IL-21共表达核酸疫苗pIRES-IL-21-Ag85A-ESAT-6,研究其对小鼠免疫功能的影响。方法：用PCR方法分别扩增出Ag85A和IL-21编码基因,并先后插入质粒pIRES-ESAT-6中,构成共表达核酸疫苗pIRES-IL-21-Ag85A-ESAT-6;免疫小鼠后,通过CTL和NK细胞杀伤活性和脾细胞增殖试验,以及小鼠血清抗体、IFN-γ和IL-4的检测,评价该核酸疫苗的免疫效果。结果：pIRES-IL-21-Ag85A-ESAT-6核酸疫苗免疫鼠的CTL活性、脾细胞增殖反应、IFN-γ水平及血清抗体产生明显高于对照组,差异有显著性意义。结论：pIRES-IL-21-Ag85A-ESAT-6核酸疫苗能够诱导小鼠产生有效的免疫反应,可作为新型结核疫苗的候选组分。     

分枝杆菌Ag85A DNA疫苗对膀胱癌小鼠细胞免疫功能的影响

为探讨分枝杆菌Ag85A DNA疫苗能否提高荷膀胱癌小鼠保护性免疫应答水平,将1×10^6个MBT-2细胞注射于C3H/HeN小鼠的右侧背部皮内,待肿瘤长至直径约5～8 mm时,将动物随机分成实验组、空质粒组和空白对照组3组,分别于小鼠双侧股四头肌内注射Ag85A-V1 Jns.tPA质粒,V1 Jns.tPA质粒总量0.1 mL（100μg）,或生理盐水0.1 mL,每14 d 1次,共3次,末次免疫后第14天分别检测T细胞亚群数量、NK细胞活性、FasL mRNA表达情况、淋巴细胞增殖水平及肿瘤重量。结果显示,实验组较空白质粒组和空白对照组免疫指标均无明显增高（P〉0.05）,提示肌肉注射Ag85A DNA疫苗不能明显提高荷瘤小鼠免疫功能。     

Enhanced immunoprotective potential of Mycobacterium tuberculosis Ag85 complex protein based vaccine against airway Mycobacterium tuberculosis challenge following intranasal administration

This study examined the role of intranasal vaccination with Mycobacterium tuberculosis antigen85 complex proteins formulated in dimethyldioctadecylammonium bromide against airway Mycobacterium tuberculosis challenge in mice. Intranasal vaccination with antigen85A and antigen85B induced a significantly higher level of interferon-gamma, interleukin-12 and interleukin-4 in cervical lymph nodes together with IgA and IgG, predominantly IgG2a isotype in nasal secretion over subcutaneous vaccination. Further, intranasal vaccination with antigen85A and antigen85B imparted protection comparable with that obtained from intranasal or subcutaneous Mycobacterium bovis bacillus Calmette-Guerin immunization. These results suggest that mucosal vaccination via the intranasal route is of importance in the development of vaccine for tuberculosis.     

编码Ag85A基因突变体的设计与合成

自行设计和合成可转录mRNA不能翻译功能性蛋白分子的全长Ag85A编码基因突变体(Ag85A-M),克隆至真核表达载体pIRES2-EGFP,用于后续制备Ag85A-M疫苗,研究双股Ag85 DAN疫苗是否能通过RNA传感器提呈抗原信息,诱导固有和适应性免疫应答。设计Ag85A-M基因,将编码Ag85A基因(891 bp)中的第114位和230位的碱基C突变为G,使之含有TAG和TGA双重翻译终止子。合成Ag85A(M)全基因片段,利用普通PCR方法按照设计将Ag85A(M)全基因序列分别拆分成332 bp(A)、332 bp(B)、264 bp(C)三个小片段和488 bp(D)、423 bp(E)两个小片段进行扩增合成。构建pIRES2-EGFP-Ag85A(M)载体,将Ag85A(M)全长基因片段通过pIRES2-EGFP载体多克隆位点(multiple clone site, MCS)中双酶切位点EcoR I/BamH I插入载体,再经双酶切和基因测序鉴定,DC2.4中基因表达确认。结果显示,采用普通PCR法分段扩增合成获得与预先设计的长度一致的A、B、C、D和E小片段,合成的Ag85A-M的全部序列(891 bp)、突变位置和碱基正确。三片段拆分(A、B和C小片段)阳性克隆率平均值为87.67%,基因保真度为90.33%。二片段拆分(D和E小片段)阳性克隆率平均值为81.5%,基因保真度为23%。结果表明,本研究获得了可用于后续研究的含有114和230位点突变的全长Ag85A-M DNA片段,三片段基因拆分方法获得的332 bp及以下片段PCR法合成保真度显著高于二片段拆分方法获得的423 bp及以上片段。     

口服结核Ag85A-CD226 DNA疫苗在小鼠脾与肠道的表达水平检测

目的了解结核Ag85A-CD226 DNA疫苗经灌胃方式接种小鼠后在脾淋巴细胞与肠道的表达情况。方法将构建的pcDNA3.1-Ag85A-CD226、pcDNA3.1-Ag85A和pcDNA3.1-CD226真核表达质粒转化DH5α感受态大肠杆菌,扩增并提取纯化质粒,用脂质体包裹制成DNA疫苗。经灌胃方式将制备的DNA疫苗接种C57BL/6小鼠,设置Ag85A-CD226疫苗组、Ag85A疫苗组、CD226疫苗组、pcDNA3.1质粒组和生理盐水对照组。采用间接免疫荧光法检测Ag85A和CD226在肠道的表达。采用流式细胞术检测脾CD4+T细胞、CD8+T细胞和NK细胞的CD226表达。结果 CD226在Ag85A-CD226疫苗组脾脏CD4+T细胞和NK细胞的表达均明显强于Ag85A疫苗组、CD226疫苗组、pcDNA3.1质粒组和生理盐水对照组,差异具有统计学意义(P0.01);CD226在Ag85A-CD226疫苗组脾脏CD8+T细胞的表达明显强于Ag85A疫苗组、pcDNA3.1质粒组和生理盐水对照组,差异具有统计学意义(P0.01),与CD226疫苗组相比虽有所增加,但差异无统计学意义(P0.05)。CD226在Ag85A-CD226疫苗组小肠派氏淋巴结表达明显强于Ag85A疫苗组、CD226疫苗组、pcDNA3.1质粒组和生理盐水对照组,差异具有统计学意义(P0.01)。Ag85A只在Ag85A-CD226疫苗组和CD226疫苗组小肠固有层表达,且在Ag85A-CD226疫苗组的表达明显强于CD226疫苗组,差异具有统计学意义(P0.01)。结论 Ag85A-CD226 DNA疫苗接种后,CD226在脾淋巴细胞和肠道表达增强,Ag85A在肠道表达增强,CD226的表达增加会增强Ag85A在肠道的表达水平。