猪源支气管败血波氏杆菌百日咳杆菌黏附素基因的原核表达及其抗体检测ELISA方法

[目的]以猪源支气管败血波氏杆菌(Bordetella bronchiseptica,Bb)百日咳杆菌黏附素(PRN)基因的原核表达产物为抗原建立检测PRN抗体的间接ELISA方法。[方法和结果]利用谷胱甘肽-S-转移酶(GST)表达系统对PRN基因在大肠杆菌中进行融合表达。SDS-PAGE和Westernblot检测证实该基因获得高效表达,产物易于纯化且具有良好的免疫学活性。通过凝血酶酶切GST-PRN并回收,获得不含GST载体蛋白的PRN蛋白片段。以PRN蛋白片段为抗原建立检测天然PRN抗体的间接ELISA方法。该方法对猪巴氏杆菌病等7种常见细菌性疾病阳性血清的检测结果均为阴性,其敏感性比乳胶凝集试验提高4～128倍,能检测到人工感染14d后的仔猪血清抗体IgG,对临床送检的1,229份猪血清的检测阳性率为32.7%。ELISA方法对阳性猪场的监测结果预示了保育期仔猪的合群导致猪群大量感染支气管败血波氏杆菌。[结论]该方法具有特异性强、敏感性高、重复性好的特点,可用于猪群PRN抗体水平监测和猪波氏菌病流行病学调查。

兔支气管败血波氏杆菌PRN基因缺失突变株的构建及特性研究

利用自杀性质粒构建兔支气管败血波氏杆菌百日咳黏附素(PRN)缺失突变株以研究PRN在支气管败血波氏杆菌(Bb)致病机理中的作用,同时为支气管败血波氏杆菌病减毒活疫苗的研究提供理论依据。PCR扩增出PRN1(PRN上游基因)和PRN2(PRN下游基因)2个目的基因片段,运用基因重组技术将庆大霉素抗性基因(GM)连接到PRN1和PRN2之间,将连接好的基因片段克隆到pMEG-375自杀性载体中,构建自杀性载体pMEG375-PRN1-GM-PRN2,将其转化到宿主菌SM-10中,通过宿主菌SM-10与受体菌Bb固相滤膜交配,自杀性载体转移到受体菌,根据同源重组原理,抗性筛选得到基因缺失突变株,命名为Bb(△PRN)。对突变株Bb(△PRN)与野生株WT进行了遗传稳定性、生长特性、溶血特性、细胞黏附特性、毒力、免疫保护性等比较研究。结果表明:Bb(△PRN)具有遗传稳定性;与野生株相比,突变株生长速度较慢,毒力有所下降,溶血活性及对Hep-2细胞的黏附能力没有明显变化;小鼠免疫原性试验结果显示,突变株免疫小鼠后可以产生强有力的免疫力,能够抵抗野生株的攻击。Bb(△PRN)突变株构建成功并具有良好的免疫原性,为支气管败血波氏杆菌病减毒活疫苗的研究奠定了基础。

重组百日咳杆菌黏附素蛋白免疫小鼠可完全抵抗支气管败血波氏杆菌的致死性感染

【目的】通过建立的小鼠呼吸道感染模型评价重组百日咳杆菌黏附素蛋白(GST-PRN)对小鼠的免疫保护效力。【方法和结果】在主动免疫保护试验中,GST-PRN免疫组小鼠能产生较高的PRN抗体水平,在使用3×LD50的支气管败血波氏杆菌HH0809株进行呼吸道气雾攻毒后,其保护率为100%(20/20),但载体蛋白GST和PBS对照组小鼠的存活率仅为15%(3/20)和20%(4/20)。在被动免疫保护试验中,腹腔免疫GST-PRN兔抗血清能100%(10/10)保护小鼠抵抗10×LD50的HH0809株的腹腔攻击,但GST兔抗血清和PBS免疫组小鼠的存活率均为0(0/10和0/9)。【结论】研究结表明重组PRN蛋白具有良好的免疫学活性,可作为亚单位疫苗或疫苗添加成分。

支气管败血波氏杆菌PRN黏附素R1区蛋白的免疫原性

百日咳杆菌黏附素(PRN)是支气管败血波氏杆菌最重要的保护性抗原。为研究PRN的R1区多肽的免疫原性,分别将prn基因的全长编码区2 040 bp及5′端1 173 bp的片段(prnR1)克隆到原核表达载体pGEX-KG,经IPTG诱导后在大肠杆菌中实现了表达。SDS-PAGE和Western blot检测证实2种表达产物GST-R1和GST-PRN均具有良好的免疫学反应活性。在主动免疫保护试验中,GST-R1和GST-PRN免疫组小鼠均能产生较高的PRN抗体水平;当使用3 LD50的Bb强毒株HH0809进行鼻腔攻毒后,其保护率均为100%(9/9);当使用10 LD50HH0809攻毒时,其保护率分别为33.3%(3/9)和77.8%(7/9)。在被动免疫保护试验中,腹腔免疫GST-R1和GST-PRN兔抗血清均能100%(10/10)保护小鼠抵抗10 LD50HH0809的腹腔攻击,但经PRN吸附后的2种兔抗血清均失去了保护力(0/5)。这些研究结果表明,重组PRN的N端R1区多肽具有良好的免疫原性。

重组百日咳杆菌粘附素C端蛋白的免疫原性

分别将支气管败血波氏杆菌百日咳杆菌粘附素(PRN)基因prn的全长编码区2040bp及3’端867bp的片段(prnC)克隆到原核表达载体pGEX-KG,经IPTG诱导后在大肠杆菌中实现了表达。Western blot检测证实两种表达产物GST-PC和GST-PRN均具有良好的免疫学反应活性。在主动免疫保护试验中,GST-PC和GST-PRN免疫组小鼠均能产生较高的PRN抗体水平;当使用3LD50的Bb强毒株HH0809进行鼻腔攻毒后,其保护率均为100%(9/9);当使用10LD50HH0809攻毒时,其保护率分别为66.7%(6/9)和77.8%(7/9)。在被动免疫保护试验中,腹腔免疫GST-PC和GST-PRN的兔抗血清均能100%(10/10)保护小鼠抵抗10LD50的HH0809的腹腔攻击,但经PRN吸附后的2种兔抗血清均失去了保护力(0/5)。研究结果表明:重组PRNC端多肽具有良好的免疫原性,可考虑作为新型亚单位疫苗或活载体疫苗的抗原成分。

无细胞百日咳菌苗纯度和生物学特性研究

本文对无细胞百日咳菌苗的纯度、免疫力和毒性进行了研究。实验证明菌苗中不仅含有百日咳毒素 (PT)和丝状血凝素 (FHA) ,而且还含有百日咳凝集素和百日咳粘着素。菌苗的纯度为 5 0 %～ 95 7% ,菌苗中PT和FHA的比例为 1∶1～ 1∶18。

百日咳杆菌粘着素的分子克隆、表达、纯化及生物学特性研究

大肠杆菌中克隆了编码百日咳杆菌粘着素（Ｐｅｒｔａｃｔｉｎ，Ｐｒｎ）１．９ｋｂ的结构基因，获得了４株表达Ｐｒｎ的重组菌株，以融合蛋白的形式，对Ｐｒｎ进行了表达。Ｐｒｎ融合蛋白的表达量占细胞总蛋白量的４６．４％。融合蛋白纯度达８９．２％。免疫印迹证明，抗天然Ｐｒｎ的单克隆抗体ＢＰＥ３能识别重组菌中及纯化的Ｐｒｎ融合蛋白。Ｐｒｎ融合蛋白能与抗百日咳杆菌Ⅰ相血清发生特异凝集反应。Ｐｒｎ融合蛋白及重组菌免疫小鼠后，对百日咳杆菌毒力株１８３２３的脑内攻击，保护率达６０～６２．５％。

家兔支气管败血波氏杆菌重组百日咳杆菌粘附素(PRN)蛋白的原核表达及其间接ELISA方法的建立

目的表达支气管败血波氏杆菌(Bordetella bronchiseptica,Bb)PRN蛋白,并以此建立检测Bb抗体的间接ELISA方法。方法参照GenBank公布的猪源支气管败血波氏杆菌prn基因序列(AY376325)设计了一对特异性引物,PCR扩增出相应的核苷酸片段。将PCR扩增产物连接至原核表达载体pGEX-4T-1中,以E.coli BL21(DE3)为表达菌株进行诱导表达,以纯化重组蛋白PRN作为诊断抗原,通过探索最佳抗原包被量和抗体血清稀释倍数等,建立检测支气管败血波氏杆菌抗体的间接ELISA方法。结果成功克隆了prn全基因序列,并在E.coliBL21(DE3)中获得高效表达,经SDS-PAGE、Western blot分析显示重组蛋白PRN具有良好的抗原性。应用重组蛋白PRN为抗原建立了检测Bb血清抗体的间接ELISA诊断方法。试验确定重组蛋白PRN抗原的包被浓度为500ng/mL,最适血清稀释度为1∶40。结论建立的ELISA检测方法,不仅为Bb抗体检测提供了实用的血清学检测手段,也为进一步开发Bb检测试剂盒奠定了基础。

无细胞百日咳疫苗时代百日咳杆菌黏附素蛋白缺失株的研究进展

无细胞百日咳疫苗接种后的免疫持久性下降和百日咳杆菌变异是导致“百日咳再现”的两个重要原因。百日咳杆菌变异株不表达无细胞百日咳疫苗中所包含的抗原成分,其中以黏附素蛋白的缺失最为常见。大量研究表明黏附素蛋白的缺失对百日咳杆菌的侵袭力和致病性并无明显影响,被认为可以由其他毒力因子代偿。黏附素蛋白缺失株产生的原因,包括IS481序列插入等菌株自身变异相关的分子机制,以及无细胞百日咳疫苗接种后的免疫环境造成的选择性压力。我国目前处在无细胞百日咳疫苗接种初期,尚未报道发现黏附素蛋白缺失株。

定量检测百日咳黏附素的ELISA法建立及初步应用

目的:建立定量检测吸附无细胞百白破(组分)联合疫苗(DTaP)生产过程中黏附素(pertactin,PRN)含量的方法。方法:以高效价兔抗PRN多克隆抗体为包被抗体,羊抗PRN多抗为检测抗体,采用辣根过氧化物酶标记的兔抗羊抗体,建立双抗体夹心间接酶联免疫吸附试验(ELISA)法测定PRN抗原的含量并进行方法学验证。结果:建立的ELISA法在3.906 25~500 ng·mL^(-1)PRN浓度区间有最佳线性,相关系数r> 0.95;该法对PRN检测有良好的特异性;实验内和实验间检测250,60,15 ng·mL^(-1)浓度下PRN含量,变异系数为1.987%~9.785%、回收率为93.1%~103.5%。该法精密度和准确度较好,该法的定量限度为15 ng·mL^(-1)。同时探讨了建立的双抗体夹心ELISA法的初步应用,测定了PRN纯化步骤的回收率以及联合疫苗中PRN组分的含量和吸附率。结论:建立的ELISA法可有效检测百日咳疫苗纯化过程中PRN的含量,为DTaP生产过程的质量控制奠定了重要基础。

百日咳黏附素等电点全柱成像毛细管等电聚焦电泳检测方法的建立及验证

目的 建立百日咳黏附素(pertactin,PRN)等电点(isoelectric point,pI)全柱成像毛细管等电聚焦电泳(whole column imaging detection-capillary isoelectric focusing,WCID-CIEF)检测方法,并进行验证。方法 通过优化检测PRN抗原WCID-CIEF过程中的聚焦时间、样品终浓度等参数,建立测定PRN抗原的WCID-CIEF方法,并对方法进行专属性、准确性、重复性、中间精密度、耐用性及批间一致性验证。结果 PRN抗原pI WCID-CIEF测定方法的最佳聚焦时间为1 500 V预聚焦1 min,3 000 V聚焦3 min;体系中PRN抗原最佳终浓度为300μg/mL。PRN抗原pI约为6.035,样品缓冲液在抗原各峰位置无干扰峰,方法的专属性、准确性、重复性、中间精密度、耐用性及批间一致性均良好。结论 建立的WCID-CIEF方法适用于PRN抗原的pI检测及电荷异质性分析,可为PRN抗原的表征提供依据以及相关疫苗研发和生产过程中的质量控制提供参考。

百日咳毒素、丝状血凝素和百日咳黏附素精制抗原纯度的SDS-PAGE检测方法的验证

目的采用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)方法检测百日咳毒素(pertussis toxin,PT)、丝状血凝素(filamentous hemagglutinin,FHA)和百日咳黏附素(pertactin,PRN)精制抗原纯度,并进行验证。方法对样品进行SDS-PAGE电泳、考马斯亮蓝染色后,使用凝胶成像系统拍照并用Image Lab软件进行分析,获得样品各蛋白条带的光密度值。对建立的方法进行系统适用性、线性、准确度、重复性、中间精密度、灵敏度和耐用性验证。结果对应2套分子量标准蛋白,PT、FHA和PRN精制抗原分别在10.00~50.00μg/mL的低质量浓度范围和50.00~600.00μg/mL的高质量浓度范围内,蛋白浓度和对应条带光密度值之间具有良好的线性关系,相关系数(coefficient of correlation,r)≥0.99。3种精制抗原杂质水平准确度和重复性回收率均在80%~120%,且重复性验证相对标准差(relative standard deviation,RSD)≤10%;抗原水平准确度和重复性回收率均在90%~110%,重复性验证RSD≤10%;灵敏度12.50μg/mL的回收率均在80%~120%,RSD≤10%;中间精密度验证RSD≤10%。结论建立的测定PT、FHA和PRN精制抗原纯度的SDS-PAGE法,其系统适用性、准确度、重复性、中间精密度和灵敏度均良好,可用于以上精制抗原的纯度检测。

百日咳杆菌粘附素中针对支气管败血波氏杆菌的保护性抗原肽的筛选

【目的】本研究通过百日咳杆菌黏附素（PRN）基因的分段克隆表达及其在BALB/c小鼠的主动和被动免疫保护试验筛选PRN中的保护性抗原肽。【方法和结果】利用大肠杆菌进行PRN的完整蛋白、N端和C端多肽及其RⅠ和RⅡ区域多肽（双拷贝）的表达,命名为GST-PRN、GST-PN、GST-PC、GST-2PRⅠ和GST-2PRⅡ。Westernblot检测证实5种表达产物均具有良好的反应原性。在主动免疫保护试验中,5种表达产物均能诱导小鼠产生较高的PRN抗体水平;当使用3LD50的支气管败血波氏杆菌（Bb）强毒株HH0809进行鼻腔攻击后,GST-2PRⅠ的保护率为66.7%（6/9）,其余4者的保护率均为100%（9/9）;当使用10LD50的HH0809攻击时,其保护率分别为77.8%（7/9）、33.3%（3/9）、66.7%（6/9）、10%（1/10）和60%（6/10）。在被动免疫保护试验中,当使用10LD50的HH0809进行腹腔攻击时,GST-2PRⅠ抗血清对小鼠的保护率为20%（2/10）,其余4者的保护率均为100%（10/10）;但经天然PRN吸附后的5种兔抗血清均无任何保护力（0/5）。【结论】本研究表明PRN的N端和C端表达多肽均具有较强的针对Bb的保护力,且C端强于N端;而C端RⅡ区域的保护力也显著强于N端RⅠ区域。

基于响应面设计的百日咳粘附素浸提工艺优化

百日咳粘附素(PRN)是无细胞百日咳疫苗的重要保护性抗原之一,优化其浸提工艺对提高PRN产量、纯度乃至百日咳疫苗的质量都具有重要意义.通过中心复合表面设计(CCF)响应面模型和ELISA定量分析相结合的方法研究了影响PRN浸提工艺的关键因素.经两轮CCF响应面优化,确定了PRN浸提的最优工艺参数:温度60℃,菌浓度50 mg/mL,时间90 min,p H 8.5,NaCl 0.15 mol/L;通过Monte Carlo模拟和Plackett Burman模型设计预测和验证了工艺稳健性参数范围:温度58-62℃,菌浓度40-60 mg/mL,时间80-100 min,pH 8.45-8.55,NaCl 0.12-0.18 mol/L.响应面优化后,粗提液PRN产量提高了50%.研究表明,温度对PRN浸提影响最大,其次是pH;菌浓度、时间及NaCl含量的影响相对较小,但与温度、pH有交互作用.

百日咳黏附素的原核表达及其单克隆抗体的制备

目的原核表达百日咳黏附素(Pertactin,Prn),并制备抗Prn单克隆抗体。方法从无细胞百日咳疫苗生产菌株CS株基因组DNA中克隆Prn基因,插入表达载体pQE-30中,构建重组表达质粒pQE-30-Prn,转化E.coli M15,IPTG诱导表达。表达的重组Prn蛋白经阳、阴离子交换层析纯化后,采用Western blot和ELISA法鉴定重组Prn蛋白的反应原性。以纯化的重组Prn蛋白为免疫原,利用杂交瘤技术制备单克隆抗体,并对制备的单抗进行鉴定。结果重组表达质粒经双酶切和测序鉴定构建正确;表达的重组Prn蛋白相对分子质量约为69 000,主要以包涵体形式表达;纯化的重组Prn蛋白的纯度达95%以上,产量可达25 mg/L,能与不同来源的抗Prn-Ab血清特异性结合。获得2株分泌抗Prn单抗的杂交瘤细胞株,分泌的单抗均为IgG1类,轻链类型均为κ,效价均达1∶105以上,并能特异性识别Prn蛋白,而与百日咳杆菌其他抗原蛋白无交叉反应。结论原核表达、纯化了重组Prn蛋白,并制备了2株效价高、特异性强的单抗,为无细胞百日咳疫苗的质量控制及百日咳杆菌致病机制的研究提供了材料。

百日咳鲍特菌黏附分子的研究进展

随着生物技术的发展,研究人员对百日咳鲍特菌致病机理进行了大量研究并取得一定的突破,尤其是黏附分子在细菌致病过程中所起的作用。本文就近年来在百日咳鲍特菌黏附分子的研究进展作一简要综述。

不同氢氧化铝佐剂和吸附方式对无细胞百白破-Sabin株脊髓灰质炎联合疫苗免疫效果的影响

目的 研究不同氢氧化铝佐剂含量、两种吸附方式以及不同厂家氢氧化铝佐剂对无细胞百白破-Sabin株脊髓灰质炎联合疫苗（DTaP-sIPV）免疫效果的影响.方法 用0.42 mg/ml、0.47 mg/ml、0.52 mg/ml终浓度的铝吸附相同剂量的百白破5种抗原,用顺序吸附和分别吸附两种方式吸附抗原,使用进口和自制氢氧化铝,比较各抗原的吸附率、各抗原抗体水平以及百日咳、破伤风、白喉疫苗效价.结果 0.52 mg/ml铝含量组吸附率最高,0.42 mg/ml铝含量组吸附率最低;顺序吸附和分别吸附两种吸附方式没有明显差异;使用进口氢氧化铝佐剂和自制氢氧化铝佐剂组分抗体反应各有不同,差异无统计学意义.结论 0.52 mg/ml铝含量、自制氢氧化铝佐剂和分别吸附的方式适用于DTaP-sIPV疫苗的制备.

百日咳毒素、丝状血凝素和黏附素的纯化

目的采用新型层析介质对无细胞百日咳疫苗百日咳毒素(pertussis toxin,PT)、丝状血凝素(filamen-toushemagglutinin,FHA)和黏附素(pertactin,PRN)3组分进行分离纯化。方法调整PT和FHA发酵液上清的pH值和电导后,PT经Capto SP ImpRes和Capto MMC进行两步层析,FHA经Capto SP ImpRes进行一步层析;PRN热处理原液经Capto Adhere和Capto SP ImpRes进行两步层析。纯化产物经4%～12%NuPAGE进行鉴定,ImageQ分析纯度;LC-MASS(Thermo LTQ Velas)进行蛋白质的质谱检测;PT和FHA经BiaCore T200进行定量分析,并计算各步回收率。结果纯化后,无细胞百日咳疫苗3组分纯度均达95%以上;PT和FHA的总回收率均在30%左右;电泳图谱上的各组分条带经LC-MASS鉴定,均与Uniprot Bordetella pertussis数据库数据高度同源。结论采用新型层析介质有效纯化了无细胞百日咳疫苗PT、FHA和PRN,提高了抗原纯度,大大缩短了生产时间。

检测百日咳黏着素的酶联免疫吸附法的建立及初步应用

目的 建立定量检测白喉-破伤风-无细胞百日咳疫苗生产过程中黏着素（pertactin,Prn）的方法.方法 纯化的Prn免疫家兔以制备高效价血清抗Prn抗体.辛酸-硫酸铵沉淀法纯化抗Prn多克隆抗体并进行辣根过氧化物酶标记,建立双抗体夹心ELISA法.结果 建立的方法与丝状血凝素和百日咳毒素无交叉反应,特异性较好.该ELISA法在1.25 ～ 80.00μg/L Prn测量区间有最佳线性,相关系数＞0.99.实验内和实验间检测64.0、32.0、16.0 μg/L Prn,变异系数为2.6％～7.7％,回收率为84.9％～ 95.5％,精密度和准确度均符合常规质控要求,因此该法的定量限度为16.0 μg/L.结论 建立的ELISA法可有效检测百日咳疫苗纯化过程中的Prn含量,为组分百日咳疫苗质量控制奠定了重要基础.

百日咳鲍特菌菌毛蛋白纯化方法的建立及免疫原性的初步评价

目的建立一种适合生产放大的百日咳鲍特菌菌毛蛋白(fimbriae, Fim)纯化新工艺,并对其免疫原性进行初步评价。方法百日咳黏附素(pertactin, PRN)流穿液经一步盐析和一步复合型阴离子Capto Adhere疏水层析流穿法进行纯化,以纯度和回收率为检测指标,对硫酸铵盐析质量体积比和疏水离子层析条件进行优化,进行连续3批生产验证工艺稳定性。检验精纯Fim蛋白毒性,将合格Fim蛋白与百日咳其他组分配伍成五组分无细胞百日咳疫苗(acellular component pertussis vaccine, acPV),免疫小鼠,评价免疫原性。结果成功建立了从PRN流穿液中纯化Fim蛋白的方法。该工艺制备的3批Fim蛋白纯度(>95%)高,回收率均在60%以上,具有良好的重复性,且Fim蛋白符合特异性毒性试验要求。5μg Fim蛋白免疫小鼠后在7、28、35和42 d血清中的抗Fim抗体几何平均滴度(geometric mean titer, GMT)分别为10.6、97.7、102.9、192.6 IU/mL,与生理盐水组相比具有统计学差异(P<0.05)。结论利用QbD理念建立了适合生产放大的百日咳鲍特菌菌毛蛋白纯化新工艺,且蛋白具有良好的免疫原性,未来有望作为组分百日咳疫苗的候选抗原。