产气荚膜梭菌ε毒素突变基因的表达及其抗体中和效价测定

为研究突变产气荚膜梭菌ε毒素(mε)的抗体是否具有中和作用,本研究以毒素D型产气荚膜梭菌全基因组D N A为模板,应用重叠延伸PCR技术(SO E-PCR)将ε毒素第106位的组氨酸残基定点突变为脯氨酸残基,扩增出mε基因,使其丧失生物学毒性而保持免疫原性。以pET-28a为表达载体,构建重组表达质粒pET-mε,并转化大肠杆菌,经IPTG诱导表达重组mε蛋白。SDS-PAGE及w estern blot分析显示,重组蛋白约39 ku,主要以包涵体形式存在。将重组蛋白免疫家兔,所制备的产气荚膜梭菌mε毒素蛋白的抗血清经10倍稀释后,与一个绝对致死量的产气荚膜梭菌培养上清等体积混合时,能够有效中和ε毒素。这些结果表明,重组突变的ε毒素具有较强的抗原性,为产气荚膜梭菌候选亚单位疫苗的研究及其血清学检测方法的建立奠定了基础。

含腐败梭菌α毒素和产气荚膜梭菌ε毒素基因的重组大肠杆菌的高密度发酵和免疫效果

为确定含腐败梭菌α毒素和产气荚膜梭菌ε毒素重组蛋白的生产效率并评价其作为抗原的免疫效果,用生物反应器对重组大肠杆菌DE3-pET-AE进行高密度发酵,并将其制苗后以不同抗原剂量分别接种家兔和绵羊,间隔21d进行二免,分别测定一免、二免动物混合血清的中和效价。发酵结果显示,培养物菌体密度D600nm达20.3,相对表达量为27.6%,D600nm与相对表达量的乘积为摇瓶培养的6.5倍,菌体湿质量为37.2g/L;十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)结果显示,目的蛋白以可溶形式表达。动物免疫效果评价结果显示,在家兔和绵羊上,抗原含量与免疫效果在一定的范围内均呈正相关,当接种量为300μg/只时,免疫效果均最好;对腐败梭菌毒素与D型产气荚膜梭菌毒素的血清中和效价,在家兔上一免、二免分别达4与30、15与200,在绵羊上一免、二免分别达2与30、12与250。结果表明,DE3-pET-AE菌高密度发酵可获得高产量蛋白抗原,且抗原的免疫效果明显优于《中华人民共和国兽药典》合格标准。

产气荚膜梭菌ε毒素的细胞毒机制及致病机理的研究进展

产气荚膜梭菌ε毒素(Epsilon toxin,ETX)由B、D型产气荚膜梭菌产生并分泌至宿主动物体内,在临床上主要症状为肠毒血症.ETX属于以七聚体形式存在的β-样成孔毒素,它能够形成由14个β折叠片组成的"β-桶状"结构,这个"β-桶状"结构可以插入真核细胞的质膜形成穿孔.在细胞水平,ETX能够迅速使细胞膜肿胀、多种细胞器破坏,最终导致靶细胞的坏死.在哺乳动物体内,ETX能够使哺乳动物血管产生水肿,从而穿透血脑屏障而聚积在动物肾和脑中,导致机体随着谷氨酸盐的释放而产生过度兴奋,这一系列反应的发生可以引起机体出现脑水肿和肾衰竭,最终导致动物的死亡.目前,ETX备受关注的主要原因不仅仅因为它是一种β-样成孔毒素,而是可以作为潜在的一种工具类药物,经改造后可以携带治疗药物在短时间内靶向性地到达哺乳动物脑和中枢神经系统,继而为脑和中枢神经系统疾病的治疗提供新的方向.结合国内外相关研究,对ETX细胞毒机制及致病机理进行了综和评述.

无毒性产气荚膜梭菌ε毒素突变体的表达及免疫保护力评价

【目的】获得产气荚膜梭菌ε毒素(ETX)的无毒重组突变体,并评价其毒力及免疫原性。【方法】对已知的D型产气荚膜梭菌ETX编码基因按照大肠杆菌偏爱密码子进行优化设计。同时,将第106位的组氨酸和第199位的苯丙氨酸分别突变为脯氨酸和谷氨酸,经人工合成,获得基因片段GETX_(m2)。将GETX_(m2)克隆至原核表达载体p ET30a-(+)后,将p ET30a-GETX_(m2)转化至BL21(DE3)感受态细胞中,在15℃和37℃两种条件下分别用IPTG诱导16 h和4 h,超声破碎后收集上清和沉淀,采用SDS-PAGE和Western blot方法检测重组蛋白的表达情况及其可溶性。利用Ni-IDA亲和层析方法对可溶性表达的重组蛋白进行纯化,从而获得重组蛋白r ETX_(m2)。利用Western blot方法,检测r ETX_(m2)与D型产气荚膜梭菌ETX抗血清的反应性。将r ETX_(m2)用细胞维持液稀释至100及10μg·m L^(-1),检测其对犬肾细胞系(MDCK细胞)的毒力。分别用胰酶活化前和活化后的r ETX_(m2),以0.0625、0.625和6.25 mg·kg^(-1) 3个剂量尾静脉注射,检测r ETX_(m2)对小鼠的毒力。随后,将r ETX_(m2)与Montanide ISA 201佐剂混合乳化制备疫苗,取4只健康家兔,皮下免疫2次(间隔两周),100μg/只。同时,Montanide ISA 201佐剂与PBS混合液免疫组作为对照组。分别在一免后14 d以及二免后21 d,采血,分离血清,按照《中华人民共和国兽药典》(2015年版)规定的方法检测血清对D型产气荚膜梭菌毒素的中和抗体效价。同时,在二免后21 d,对家兔经耳缘静脉注射1个家兔MLD的D型产气荚膜梭菌毒素,检测r ETX_(m2)对家兔的免疫保护效果。【结果】在15℃和37℃条件,r ETX_(m2)在BL21(DE3)菌体中均以可溶性和包涵体两种形式表达,综合考虑重组蛋白的表达量、可溶性及诱导时间,选择纯化在37℃条件下诱导获得的可溶性r ETX_(m2)。灰度扫描结果显示,在37℃诱导条件下,r ETX_(m2)可溶表达比例达30%;Western blot检测结果表明,D型产气荚膜梭菌毒素抗血清能够特异性的识别r ETX_(m2),出现特异性反应条带。MDCK细胞毒性实验显示,在r ETX_(m2)浓度为100μg·m L^(-1)的细胞培养基中孵育24 h后,细胞未出现细胞病变,而2 000倍稀释的D型产气荚膜梭菌天然毒素细胞培养基孵育组的细胞出现了明显的细胞病变;小鼠安全试验显示,尾静脉注射6.25 mg·kg^(-1)剂量的r ETX_(m2),对小鼠无致死性;血清中和试验结果显示,r ETX_(m2)免疫组每毫升的一免兔抗血清可中和450—750个小鼠MLD,每毫升的二免兔抗血清可中和2 500—4 000个小鼠MLD的D型产气荚膜梭菌毒素,而对照组的兔抗血清对D型产气荚膜梭菌毒素无中和作用;用1个家兔MLD的D型产气荚膜梭菌毒素攻毒后,对照组家兔4/4死亡,免疫组家兔4/4保护。【结论】产气荚膜梭菌r ETX_(m2)毒力基本丧失,但保留了良好的免疫原性,是D型产气荚膜梭菌病基因工程亚单位疫苗的理想候选抗原蛋白。

重组产气荚膜梭菌ε毒素三点突变体的融合表达及其免疫活性分析

为获得并评价重组产气荚膜梭菌ε毒素(ETX)三点突变体蛋白的毒力及免疫活性,对已知的D型产气荚膜梭菌ETX编码基因进行优化设计,同时引入包括第30和196位酪氨酸突变为丙氨酸,及第106位组氨酸突变为脯氨酸共3个氨基酸突变,并在该基因5'端添加Th细胞表位(T)和鞭毛蛋白(flagellin)N末端编码序列,经人工合成获得基因片段GTFNETXm3。随后,将该基因片段克隆至原核表达载体p ET30a-(+),转染BL21(DE3)菌诱导表达、纯化,从而获得重组蛋白,进而利用Western blot方法检测重组蛋白与D型产气荚膜梭菌抗血清的反应性,并检测其对犬肾细胞系(MDCK细胞)及小鼠的毒力。最后,将重组蛋白与Montanide ISA 201佐剂混合乳化制备疫苗,免疫4只健康家兔,根据《中华人民共和国兽药典》(2015年版)规定的方法检测一免及二免后兔血清的中和抗体效价。结果显示,重组蛋白主要以包涵体的形式存在,且能与D型产气荚膜梭菌毒素抗血清反应;100μg/m L的重组蛋白未显示细胞毒性;6.25 mg/kg剂量的重组蛋白对小鼠无致死性;每毫升的一免抗血清可中和80~120个最小致死量(MLD)、二免抗血清可中和750~1100个MLD的D型产气荚膜梭菌毒素;用1个MLD的D型产气荚膜梭菌毒素攻毒后,对照组家兔4/4死亡,免疫组家兔4/4保护。试验表明,产气荚膜梭菌ETX三点突变体的毒力基本消失,且保留了良好的免疫原性,是D型产气荚膜梭菌病基因工程亚单位疫苗的理想候选抗原蛋白。

产气荚膜梭菌ε毒素受体研究进展

产气荚膜梭菌是产生多种毒素的厌氧菌,在人类和动物中引起多种疾病。其中一种毒素ε毒素(ETX)能诱导山羊、绵羊和牛的致命肠道疾病。ETX属于成孔毒素,含有3个不同的结构域,通过蛋白水解活化及脂筏相关蛋白在细胞表面形成寡聚孔。ETX被美国疾病控制和预防中心(CDC)列为B类生物恐怖战剂,其毒力仅次于肉毒毒素和破伤风神经毒素。ETX能与其靶细胞膜受体特异性结合,但是其受体尚未确定,故论文就其受体研究的相关进展进行综述,为研究产气荚膜梭菌ε毒素诱导疾病的防治提供重要靶标。

产气荚膜梭菌ε毒素突变体的表达及免疫保护力评价

为获得产气荚膜梭菌ε毒素(ETX)的重组突变体,并评价其毒力及免疫原性。对已知的D型产气荚膜梭菌ETX编码基因进行优化设计,并将第106位组氨酸突变为脯氨酸,经人工合成获得基因片段GETXH106P。将GETXH106P克隆至原核表达载体p ET30a(+),转染BL21(DE3)菌中进行表达与纯化,从而获得重组蛋白r ETXH106P。利用Western blot方法检测r ETXH106P与D型产气荚膜梭菌抗血清的反应性,并检测其对犬肾细胞系(MDCK细胞)以及小鼠的毒力。随后,将r ETXH106P与Montanide ISA 201佐剂混合乳化制备疫苗,免疫4只健康家兔,按照《中华人民共和国兽药典》(2015年版)规定的方法检测一免及二免后兔血清的中和抗体效价。结果表明,r ETXH106P为可溶性表达,通过灰度扫描,其可溶性表达量比例可达30%;该重组蛋白能与D型产气荚膜梭菌毒素抗血清反应;细胞毒性试验结果显示,100μg/m L的重组蛋白仍无细胞毒性;小鼠安全性实验结果显示,6.25×106ng/kg剂量的重组蛋白对小鼠仍无致死性;每毫升的一免抗血清可中和450~700个最小致死量(MLD)、二免抗血清可中和3000~4000个MLD的D型产气荚膜梭菌毒素;用1 MLD的D型产气荚膜梭菌毒素攻毒后,对照组家兔4/4死亡,免疫组家兔4/4保护。以上结果表明,产气荚膜梭菌r ETXH106P重组蛋白毒力基本消失,且保留了良好的免疫原性,是D型产气荚膜梭菌病基因工程亚单位疫苗的理想候选抗原蛋白。

产气荚膜梭菌重组ε毒素突变体的免疫保护力评价

旨在获得产气荚膜梭菌ε毒素的重组突变体,并评价其毒力及免疫原性。对已知的D型产气荚膜梭菌ε毒素编码基因进行了优化设计和人工合成,同时引入3个氨基酸点突变:第30和196位酪氨酸突变为丙氨酸,第106位组氨酸突变为脯氨酸。将该基因片段克隆至原核表达载体pET30a-(+)中进行表达,并纯化。利用Western blot方法检测纯化蛋白质与D型产气荚膜梭菌ε毒素抗血清的反应性,并检测其对小鼠的毒力。随后,以纯化的重组蛋白质免疫兔,根据《中华人民共和国兽药典》(2015年版)规定的方法检测兔血清的中和抗体效价。结果表明,ε毒素的重组突变体为可溶性表达,通过灰度扫描,其表达量比例可达40%;该蛋白质能与D型产气荚膜梭菌ε毒素抗血清反应,小鼠安全试验显示,6.25×106 ng·kg-1的蛋白质仍无毒力;免疫兔血清对D型产气荚膜梭菌ε毒素的中和效价在一免后可达50~60最小致死量(MLD),二免后可达400~450 MLD;用1个MLD的D型产气荚膜梭菌毒素攻毒后,对照组4/4死亡,免疫组得到保护。由此表明,产气荚膜梭菌重组ε毒素突变体无毒力且保留了良好的免疫原性,为D型产气荚膜梭菌病新型疫苗的研制提供了重要的实验数据。

基于镧系高敏荧光的生物毒素现场快速检测方法的研究

目的利用时间分辨荧光技术建立一种可快速、准确地对蓖麻毒素、A型肉毒毒素及产气荚膜梭菌ε毒素进行定量检测的方法。方法首先合成了一种可见光激发的镧系荧光微球,通过比较不同粒径的铕离子荧光微球,筛选出最佳粒径的微球偶联标记效价最高的捕获抗体,分别与相应检测抗体平行组合,确定最优的配伍组合条件建立检测方法。其次,对该法的敏感性、精密性、定量能力和特异性进行评价。结果所建立的时间分辨荧光免疫层析法(TRFIC)可在20 min内完成对3种生物毒素的定性/定量检测。3种毒素的最低检出限均可达0.5 ng/ml,定量范围为0.5~50 ng/ml,3种毒素间及与黄曲霉毒素B_(1)、T-2毒素均无交叉反应,批内重复性和批间重复性变异系数均小于15%。结论该研究建立了一种基于可见光激发的TRFIC,在生物毒素的检测中获得了较高的最低检测限,与配套的小型便携式检测仪器一起使用,具有检测快速、可远程传输结果的优势,未来在生物反恐、生物武器核查等领域具有较高的应用价值和应用前景。