关键词:
Omicron
RBD
免疫原性
细胞因子
摘要:
严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2(Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2,SARS-CoV-2),是一种新出现的单股正链RNA病毒,属于β属冠状病毒,该病毒比SARS和MERS更具有传染性,对人有易感性,主要引发急性呼吸道传染病,以发热、干咳、腹泻为主要表现,重症患者伴随着咳血、昏死、窒息等严重症状,最终导致机体器官衰竭死亡。目前,Omicron变异株是新冠病毒的主要流行毒株,在全世界范围内造成感染人数激增,一度对公共医疗资源的分配和疫情防控造成很大压力。研究表明,新冠病毒S蛋白受体结合域(Receptor Binding Domain,RBD)通过与人血管紧张素转化酶2受体(human Angiotensin-Converting Enzyme 2,hACE2)识别,介导新冠病毒S蛋白与hACE2结合,从而增强病毒的感染和传播能力。因此,阻断RBD与hACE2的识别是抑制新冠病毒感染宿主细胞的有效策略之一。
本研究以Omicron变异株RBD蛋白为研究对象。实验前期,通过生物信息学的方法对RBD蛋白的理化性质、B细胞抗原表位和空间结构等方面进行预测和对比,结果发现,不同变异株RBD蛋白理化性质、B细胞抗原表位等变化明显,为研究不同变异株RBD蛋白生物学功能提供理论依据。为深入研究RBD蛋白的功能,我们成功构建了pET-28a-BF.7-RBD、pET-28a-BF.7-RBD dimer(二聚体)原核表达载体以及pCAGGS-HA-BF.7-RBD、pCAGGS-HA-BF.7-RBD dimer(二聚体)真核表达载体。将原核表达质粒转入到*** BL21感受态细胞中,使用IPTG诱导目的蛋白表达,利用SDS-PAGE和Western Blotting检测到RBD蛋白能够在*** BL21中进行诱导表达。通过单因素分析法和响应面分析法探索RBD蛋白的最佳表达条件并进行大量表达。结果表明,BA.1 RBD蛋白在37℃、IPTG浓度为0.73 m M诱导表达13.5 h时可获得最大表达量;同理得到,BF.7 RBD蛋白在26.00℃,IPTG浓度1.26 m M诱导表达12.00 h;BF.7 RBD dimer蛋白在29℃,IPTG浓度1.0m M诱导表达10 h可获得最大表达量。
使用Ni柱进行亲和层析纯化,将纯化的RBD蛋白多次免疫C57BL/6J小鼠,定期采集小鼠血清,通过ELISA试验检测BF.7 RBD dimer免疫小鼠的抗体效价可达1:409600,BA.1 RBD蛋白和BF.7 RBD蛋白免疫小鼠产生的多克隆抗体效价均为1:204800,但均低于BF.7 RBD dimer免疫小鼠血清的抗体效价,表明RBD dimer具有免疫原增强功能。使用IFA和Western blotting方法对制备的多克隆抗体反应性进行检测,结果表明,多克隆抗体均可识别大肠杆菌和HEK-293T细胞表达的RBD蛋白,表明大肠杆菌表达的RBD蛋白具有强烈的免疫原性。将免疫后的C57BL/6J小鼠取脾获得脾细胞,使用RBD蛋白对脾细胞进行体外刺激,通过间接ELISA和Real-time q PCR方法从表达和转录水平对小鼠脾脏细胞中IL-4、IFN-γ进行检测。结果表明,RBD蛋白可以能够诱导小鼠产生IFN-γ,但是未检测到IL-4的明显变化,表明RBD蛋白诱导小鼠通过Th1途径产生细胞免疫,Th2途径需要进一步检验。最后,我们评估了疫苗血清对RBD蛋白的结合活性。使用LFD方法对血清进行筛选后得到阳性血清和阴性血清,通过间接ELISA和Western blotting的方法检测血清对RBD蛋白的结合活性。结果表明,疫苗血清和商业化Omicron RBD抗体均可识别RBD蛋白,并且疫苗血清对BF.7 RBD和BF.7 RBD dimer蛋白的结合活性降低。
综上所述,创新点在原核表达系统制备的BF.7 RBD蛋白具有良好的免疫原性,可以诱导小鼠产生强烈的体液免疫和细胞免疫,制备的多克隆抗体具有识别不同系统表达RBD蛋白的能力,同时大肠杆菌表达的RBD蛋白可以被疫苗血清识别。表明大肠杆菌表达系统制备的BF.7 RBD蛋白具有开发为诊断试剂的潜在价值。