关键词:
SARS-CoV-2
病毒样颗粒
杆状病毒-昆虫细胞表达系统
鞭毛蛋白佐剂
免疫原性
摘要:
由新型冠状病毒(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)引起的新型冠状病毒感染(Coronavirus disease 2019,COVID-19)至今仍未停止变异与传播,疫苗是预防病毒传染的最有效方式之一,相比于传统的疫苗,病毒样颗粒(Virus-like particle,VLP)疫苗安全性更高,可引起机体较强的免疫反应。SARS-CoV-2的膜蛋白(Membrane,M)和包膜蛋白(Envelope,E)可组装形成VLPs,而刺突蛋白(Spike,S)由S1和S2两个亚基组成,其中S1中的受体结合域(Receptor binding domain,RBD)与宿主细胞膜上的血管紧张素转换酶2(ACE2)介导病毒进入宿主细胞,诱导机体产生中和抗体,是疫苗研发的关键靶点。杆状病毒表达系统表达VLP,相较于哺乳动物细胞表达系统,成本更低,易于大规模生产。沙门菌鞭毛蛋白是先天性免疫系统的有效激活剂,其佐剂活性在许多抗原中得到验证。因此,本研究通过杆状病毒表达载体系统纯化SARS-CoV-2 RBD蛋白,并制备获得VLPs疫苗,通过小鼠模型,评价其与鞭毛蛋白(Fli C)佐剂混合使用的免疫原性,为安全、有效的COVID-19疫苗研发提供理论基础。
***-CoV-2 RBD在昆虫细胞中的可溶表达及鉴定
利用同源重组技术构建重组质粒pFastBac1-gp67-RBD。通过杆状病毒表达系统的Bac-to-Bac技术,筛选获得重组杆状病毒P3-RBD,利用间接免疫荧光试验和Western Blotting方法检测目的蛋白的表达,经过Ni2+柱亲和层析纯化,通过SDS-PAGE和Western Blotting方法鉴定纯化的RBD蛋白,并通过ELISA鉴定RBD蛋白的ACE2结合活性。结果显示,重组质粒pFastBac1-gp67-RBD构建成功;重组病毒P3-RBD感染Sf9细胞后出现特异性绿色荧光;纯化后的RBD蛋白条带单一,能与Anti-RBD多克隆抗体发生特异性反应,并且与ACE2蛋白具有较高亲和力。综上,本研究在昆虫细胞中成功表达SARS-CoV-2 RBD蛋白,获得了高纯度、具有良好免疫反应性和生物活性的RBD抗原,为COVID-19疫苗开发提供了重要的生物材料。
***-CoV-2病毒样颗粒的构建与鉴定
成功构建重组质粒pFastBac1-S和pFastBac-Dual-ME,通过Bac-to-Bac技术筛选制备重组杆状病毒P2-S和P3-ME。将重组杆状病毒分别感染昆虫Sf9细胞,通过间接免疫荧光试验与Western Blotting方法鉴定S、M和E蛋白表达水平,结果显示,使用Anti-RBD多克隆抗体孵育后,P2-S感染后的Sf9细胞可观察到明显的特异性绿色荧光,分别使用Anti-His和Anti-Flag单克隆抗体孵育后,P3-ME感染后的Sf9细胞也均可观察到特异性绿色荧光,Western Blotting结果显示,S、M和E蛋白均成功表达。将P2-S和P3-ME共同感染Sf9细胞后,利用蔗糖密度梯度超速离心法,纯化细胞裂解上清中的VLPs,透射电镜可观察到具有明显的冠状结构的球形颗粒,免疫电镜观察到胶体金颗粒附着在冠状结构表面,表明VLPs组装成功。此外,Western Blotting结果显示VLPs中含有S、M和E蛋白;ELISA结果显示SARS-CoV-2 VLPs与ACE2蛋白具有较高亲和力。综上,本研究利用Sf9细胞成功表达并组装具有生物活性的SARS-CoV-2 VLPs。
***-CoV-2病毒样颗粒候选疫苗的免疫原性分析
成功提取鼠伤寒沙门菌鞭毛蛋白(Fli C),经Western Blotting鉴定其具有良好的免疫反应性,可用作VLP疫苗佐剂。以6-8周龄BALB/c雌性小鼠为模型,通过腹腔注射免疫纯化后的VLPs,并设置鞭毛蛋白Fli C佐剂组(VLPs+Fli C)和Alum佐剂组(VLPs+Alum)。分别在二免和三免12天后采集血清检测抗体应答水平,结果显示,二免和三免后,VLPs免疫组的Ig G抗体水平均显著高于PBS组,VLPs+Fli C和VLPs+Alum免疫组的Ig G抗体水平均显著高于VLPs免疫组。三免后VLPs免疫组的Ig G1和Ig G2a抗体水平均显著高于PBS组。三免2周后检测小鼠血清中和抗体,结果显示,与PBS组相比,VLPs组中和反应显著升高,VLPs+Fli C、VLPs+Alum组的中和反应显著高于VLPs组。此外,VLPs+Fli C和VLPs+Alum组小鼠血清抑制率显著高于单独VLPs免疫组,表明其能诱导高水平中和抗体应答。三免后14天采集脾脏