專利名稱：用于促進漢坦病毒融合蛋白g2s0.7有效提呈的重組腺病毒高表達載體的制作方法
技術領域：
本發明屬于生物技術領域，涉及分子生物學、免疫學及免疫應用等相關領域。本發明涉及腺病毒重組轉移載體的改建及其對腎綜合征出血熱(HFRS)致病原的一種用于促進漢坦病毒融合蛋白G2S0. 7有效提呈的重組腺病毒高表達載體。
背景技術：
腎綜合征出血熱及其基因工程疫苗研究現狀腎綜合征出血熱(hemorrhagicfever with renal syndrome, HFRS)是由漢坦病毒(Hantavirus，HV)引起，由鼠類等傳播的一種急性病毒性傳染病，臨床上以發熱、出血和急性腎功能損害為主要特征。中國是世界上HFRS疫情最嚴重的國家，具有流行范圍廣、發病人數多、病死率高等特點，到目前為止臨床上尚缺乏特異有效的治療藥物。為易感人群接種疫苗是預防傳染性疾病大規模擴散最有效的防控措施。因此，針對HFRS疫苗的研究一直是該領域的熱點。國內外近年來雖已研制出HFRS的滅活疫苗，但從部分人群試用的情況來看，該類疫苗還存在明顯不足，主要是其誘導機體產生中和抗體的能力較弱，也不能有效地刺激細胞免疫應答。目前在HFRS基因工程疫苗基礎研究中主要使用的是病毒囊膜糖蛋白(Glycoprotein，GP)，但GP免疫原性相對較弱，刺激機體產生的抗體出現較晚，滴度亦不高。本發明人多年對HV中免疫原性最強的核蛋白(NucleocapsidProtein, NP)的結構及功能，NP與GP不同片段嵌合基因(G1S0. 7、G2S0. 7)的構建及其表達，以及不同融合基因(蛋白)刺激機體免疫應答的能力及其影響因素等進行了較為深入的研究。一系列體內、外實驗結果表明，上述嵌合基因在腺病毒表達系統中能有效地刺激機體的體液免疫(包括中和抗體)應答以及細胞免疫應答，且其效果均高于非嵌合組。然而在研究中我們也發現了一些問題，如盡管利用各種系統均能表達出完整的融合蛋白，但總的來說蛋白表達量還是偏低。此外，用融合蛋白免疫動物后雖然各表達系統均能刺激機體產生體液及細胞免疫應答，且腺病毒表達系統的效果要優于其他系統，但是整體的免疫水平還不十分理想。因此，進一步選擇合適的表達載體、優化表達系統對目前HFRS基因工程疫苗的研究有著重要的意義。本申請人前期對含嵌合基因G2S0. 7的重組腺病毒轉移載體G2S0. 7-pShuttle進行改建，將其CMV啟動子替換為CAG啟動子/增強子，得到含CAG啟動子/增強子的漢坦病毒融合蛋白G2S0. 7的重組腺病毒轉移載體，命名為G2S0. 7-pCAG，整合入腺病毒載體DNA中，得到重組腺病毒rAd-G2S0. 7-pCAG。通過與未替換啟動子的重組腺病毒rAd_G2S0. 7比較融合蛋白G2S0. 7表達水平，結果顯示該重組腺病毒能有效提高G2S0. 7的表達。在此基礎上，本發明將Ub基因連接到該轉移載體上，通過雙酶切，進而將重組片段整合入腺病毒載體DNA中，得到能夠促進漢坦病毒融合蛋白G2S0. 7有效提呈的重組腺病毒聞表達載體。
優化腺病毒表達載體，促進機體對抗原的提呈
促進疫苗組份在體內的有效提呈是提高HFRS基因工程疫苗的效率的途徑之一，而Ub在抗原提呈方面具有突出的優勢。泛素-蛋白酶復合體通路是細胞內源性蛋白降解的主要途徑，同時也是內源性抗原加工、處理和呈遞的主要途徑。泛素Ub是一種由76個氨基酸組成的蛋白質分子，其C端為甘氨酸(Glycine，Gly)。當要降解的底物蛋白被識別后，泛素末位Gly與祀蛋白上的賴氨酸(Lysine, Lys)殘基共價結合,其它泛素分子的Gly再順次結合到前一分子的第46位Lys上，形成多聚泛素-底物蛋白復合物，該復合物最終被蛋白酶體降解。有研究發現Ub與質粒編碼的病毒抗原共同轉錄、翻譯，可提高該抗原的細胞內降解，使更多肽段進入MHC-I類抗原提呈途徑，增加進入MHC-I途徑的表位肽，從而誘導強烈的MHC-I限制的CTL和Thl類細胞應答的細胞免疫反應。此外，研究還發現將末位的Gly改為Ala后，可以防止融合蛋白降解為抗原和Ub單體，這種泛素化的抗原能被快速地降解，提高了它被MHC-I類分子識別呈遞的機率，從而大大提高了 CTL活性和對小鼠的保護效率。

發明內容
本發明的目的是提供一種用于促進漢坦病毒融合蛋白G2S0. 7有效提呈的重組腺病毒高表達載體，它能夠有效的提高機體的部分體液免疫應答水平和細胞免疫應答水平。將本申請人前期構建的含漢坦病毒76-118株的G2S0. 7嵌合基因及CAG啟動子/增強子的重組腺病毒轉移載體G2S0. 7-pCAG進行改建，將Ub抗原遞呈分子基因連接到該載體上，并整合入腺病毒載體DNA中，以獲得一種用于促進漢坦病毒融合蛋白G2S0. 7有效提呈的重組腺病毒高表達載體。本發明的技術方案是設計一種用于促進漢坦病毒融合蛋白G2S0. 7有效提呈的重組腺病毒高表達載體，其方法是對含嵌合基因G2S0. 7的重組腺病毒轉移載體G2S0. 7-pCAG進行改建，將泛素抗原遞呈分子基因ubiquitin，Ub連接到該載體上，命名為Ub-G2S0. 7-pCAG，其全基因序列為SEQ ID NO 1所示。本發明目的是通過以下方式實現的對含嵌合基因G2S0. 7的重組腺病毒轉移載體pCAG-G2S0. 7進行改建，將Ub基因連接到該載體上，得到改建的重組腺病毒轉移載體，命名為Ub-G2S0. 7-pCAG，其全基因序列為SEQ ID NO :1所示。對重組轉移載體和腺病毒載體雙酶切，將重組片段Ub-G2S0. 7-pCAG整合入腺病毒載體DNA中，得到重組腺病毒載體rAd-Ub-G2S0. 7-pCAG。本發明利用基因重組技術，將本申請人前期構建的含漢坦病毒76-118株的G2S0. 7的嵌合基因及CAG啟動子/增強子重組腺病毒轉移載體PCAG-G2S0. 7進行改建，并將重組片段整合入腺病毒載體DNA中，以期獲得一種用于促進漢坦病毒融合蛋白G2S0. 7有效提呈的重組腺病毒高表達載體。將本發明rAd-Ub-G2S0. 7-pCAG及前期未整合Ub基因的重組腺病毒rAd-G2S0. 7-pCAG和未替換CAG啟動子的重組腺病毒rAd_G2S0. 7分別免疫實驗小鼠，并進行免疫學特性的研究，結果發現本發明rAd-Ub-G2S0. 7-pCAG能夠有效的提高機體的部分體液免疫應答水平和細胞免疫應答水平。


圖I. Ub 基因的 PCR 擴增結果。其中L Ub ；M DL2000 DNA maker。圖2. Ub-SO. 7-pCAG Nhe I 和 Sfi I 雙酶切鑒定結果。其中L :Ub_S0. 7-pCAG ；M1 DNA wide range maker ；M2 DL2000 DNA maker。圖3.重組腺病毒 DNA 的 PCR 鑒定。其中L2 :Ub_G2S0. 7-pCAG ；M 200bp maker。圖4.重組腺病毒的 PCR 鑒定。其中L2 :Ub_G2S0. 7-pCAG ；M 200bp maker。圖5. HEK293細胞的CPE現象。其中A :正常對照；B :轉染6天后。圖6. Ub-G2S0. 7-pCAG表達產物的免疫熒光檢測結果。其中A :檢測NP的表達；B 檢測Ub的表達；C HEK 293陰性對照。圖7.各組免疫小鼠細胞因子IFN-Y的檢測結果。圖8.各組免疫小鼠細胞因子IL-2的檢測結果。 圖9.含G2S0. 7嵌合基因的重組腺病毒免疫小鼠CTL檢測結果。
具體實施例方式本發明所用的腺病毒表達系統購自CL0NTECH公司的Adeno-X 系統(貨號K1650-1)，其轉移載體為pShuttle。本發明中所采用的重組腺病毒轉移載體G2S0. 7-pCAG，由本申請人前期構建。(見專利申請號200910254563. 2)本發明中所采用的重組腺病毒rAd-G2S0. 7-pCAG、rAd_G2S0. 7由本申請人前期包
裝、純化。本發明中所采用的雙價HFRS滅活疫苗購自浙江天元公司。本發明中所插入Ub基因序列是以Ub up primer、Ub down primer上下游引物，以pCMV-F3Ub為模板，以55°C為退火溫度進行PCR擴增，如附圖I所示。PCR產物與T_easy載體14°C連接過夜，連接產物電轉化E. coli JM109后涂布含Amp+抗性的瓊脂平板，37°C培養12hr,挑選單菌落增菌,提質粒后以Ub up primer、Ub down primer為引物進行PCR鑒定，陽性克隆命名為T easy-Ub，送金斯瑞生物科技公司進行測序。本發明中重組腺病毒載體構建方法及重組腺病毒免疫學特性的研究內容具體如下I.重組轉移載體Ub_G2S0. 7-pCAG的構建采用Sfi I及Nhe I雙酶切SO. 7-pCAG-pShuttle和T easy-Ub質粒,采用Takara膠回收試劑盒回收目的片段和載體。片段和載體通過T4連接酶14°C連接過夜，連接產物電轉化E. coli JM109，涂布含Kana+抗性的2XYT瓊脂平板后置于37°C培養12hr。挑選單菌落增菌，提質粒后酶切鑒定，獲得陽性克隆，命名為 Ub-SO. 7-pCAG。采用 Nhe I、Not I 雙酶切 Ub-SO. 7-pCAG，獲得 Ub-pCAG 骨架。采用Xba I、Not I雙酶切G2S0. 7，獲得G2S0. 7片段。片段和載體14°C連接過夜，轉化E. coli JM109o挑取單菌落并擴大培養后提取質粒，經過PCR擴增后進對產物行進行瓊脂糖凝膠電泳分析。獲得的陽性克隆命名為Ub-G2S0. 7-pCAG(Ub基因位于G2S0. 7嵌合基因的上游)。附圖2.為Ub-SO. 7-pCAG-pShuttle陽性克隆Nhe I和Sfi I雙酶切鑒定結果。2.重組腺病毒載體rAd-Ub_G2S0. 7-pCAG的構建、鑒定、包裝及單斑純化將上述構建成功的重組轉移載體和腺病毒質粒分別用PI-Sce I和I-Ceu I雙酶切，膠回收目的片段和載體，T4連接酶14°C連接過夜，連接產物轉化(JM109感受態)后涂布含Amp+的2X YT固體培養基，37°C孵箱培養12 14hr，挑選單菌落搖菌提質粒后酶切鑒定，獲得陽性克隆。附圖3.為rAd-Ub-G2S0. 7-pCAG重組腺病毒載體的PCR鑒定結果。將重組腺病毒載體DNA用Pac I酶單切以線性化質粒，轉染HEK293細胞，待出現明顯CPE (Cytopathic Effect，細胞病變)后收細胞，如附圖5所示。離心后將沉淀重懸于高壓滅菌的PBS，反復凍融該沉淀3次后離心收集上清，即獲得重組腺病毒。附圖4為rAd-Ub-G2S0. 7-pCAG的PCR鑒定結果。采用空斑法純化重組腺病毒，-80°C保存。
3. rAd-Ub-G2S0. 7-pCAG融合蛋白G2S0. 7表達的檢測結果測定重組腺病毒滴度(具體方法參見 CLONTECH Adeno-X Rapid Titer Kit，Cat. No. 631028)。以 lOOpfu/cell的MOI (multiplicity of infection,感染復數)感染293細胞，同時感染本申請人前期包裝的rAd-G2S0. 7重組腺病毒作為對照，48hr后免疫熒光檢測目的蛋白的表達。3. I NP表達的檢測感染前24hr以I X IO5細胞/孔的密度將HEK293細胞鋪于24孔板，第二天以100pfu/cell的MOI感染HEK293細胞，4hr后更換為新鮮的10 % S-DMEM培養液，每孔500 μ L0將細胞置于CO2孵箱中培養48hr，使細胞密度達到75%，之后用冷甲醇_20°C固定細胞20min，PBS輕柔沖洗3次。加入I : 1000稀釋的mAb_lA8(由本申請人制備并保存，可識別漢坦病毒特異抗原位點，具有較高的結合活性)，37°C孵育2hr，PBS輕柔洗3次，加入用0. 2%。伊文氏蘭液I : 100稀釋的FITC標記的羊抗鼠二抗，于37°C孵育lh，PBS輕柔洗3次。避光保存，在熒光倒置顯微鏡下觀察結果。3. 2 Ub表達的檢測于24孔板中培養細胞及感染病毒步驟如前，以I : 200稀釋商品化特異性抗抗Ub抗體，37°C孵育lhr，PBS輕柔沖洗3次后加入用0. 2%。伊文氏蘭液I : 100稀釋的FITC標記的羊抗兔二抗，于37°C孵育lhr，PBS輕柔洗3次，避光保存，在熒光倒置顯微鏡下觀察結果。附圖6分別為rAd-Ub-G2S0. 7-pCAG中融合蛋白S0. 7及Ub的免疫熒光檢測結果。其中A為S0. 7免疫熒光檢測結果，B為Ub免疫熒光檢測結果，C為HEK293細胞陰性對照。4.重組腺病毒免疫C57BL/6小鼠將各組重組腺病毒經過增殖、純化和滴度測定后，以108pfu/0. 5ml/只經腹腔注射入小鼠體內(4周齡C57BL/6小鼠雌鼠，每組5只，購自本校動物實驗中心)，間隔2周免疫一次，共三次；正常小鼠組(4周齡C57BL/6小鼠雌鼠，每組5只，購自本校動物實驗中心)腹腔注射生理鹽水0. 5ml/只,Adenovirus組(4周齡C57BL/6小鼠雌鼠，每組5只，購自本校動物實驗中心；Adenovirus購自Clotech公司，含IacZ基因，通過檢測β_半乳糖苷酶的表達，可作為腺病毒陰性對照)腹腔注射腺病毒108pfu/ml/只，滅活疫苗組腹腔注射疫苗10 μ I/只，間隔2周注射一次，共三次。5.重組腺病毒免疫小鼠血清特異性抗體的檢測結果在第三次免疫后10天對各組免疫小鼠摘眼球取血并分離血清。包被HTNV NP lOyg/mlJt過夜；將各組免疫小鼠血清做I : 10 I : 640倍比稀釋，疫苗對照組稀釋至I : 640，37°C孵育Ihr ;洗滌后各孔加入I : 20000稀釋的HRP-抗鼠二抗，37°C孵育Ihr ;洗滌后加入OPD底物液顯色，室溫下避光放置15min后加入終止液，測定各孔的A49tl值。附表I為各組免疫小鼠血清特異性抗體檢測結果。6.重組腺病毒免疫小鼠血清中和抗體的檢測結果在第三次免疫后10天對各組免疫小鼠摘眼球取血并分離血清。感染前一天接種Veix)-E6細胞于96孔板，使其長成單層。O.22μπι濾器提前過濾各組免疫小鼠的血清，然后用高壓過的IXPBS做I : 5 I : 160倍比稀釋，陽性對照mAb-3Gl (可識別NP/G2上特異抗原位點，具有較高中和活性和血凝抑制活性)從I : 1000開始做倍比稀釋，陰性對照Sp2/0腹水做I : 1000稀釋。將IOOTCID5qHTNV分別與各實驗組血清及對照樣品充分混勻，37°C 5% CO2孵育lhr。將96孔板各孔細胞上清吸盡，分別加入各組病毒與血清(或腹水)混和液100μ I/孔，做4個復孔，同時設立病毒對照組和正常細胞對照組。37°C 5% CO2孵育90min后，吸盡各孔上清，加入200 μ I/孔含2%小牛血清的完全RPM-1640培養液，37°C 5% CO2孵育9天，每隔3天換一次培養液。將96孔板放入_80°C反復凍融3次，用ELISA夾心法檢測凍融液中的病毒抗原，具體步驟如下I 1000稀釋mAb 1A8及腹水Sp2/0，4°C包被過夜I加入100 μ I/孔細胞凍融上清，37°C孵育IhrI加入I : 2000稀釋的HRP-1A8抗體，37°C孵育IhrI加入100 μ I/孔OPD底物液顯色，靜置15minI加入50 μ I/孔2Μ H2SO4終止液I測定各孔A49tl值結果判定Ρ值為各免疫組Α·值，N為陰性對照組A49tl值，以Ρ/Ν值彡2. I者為陽性，能抑制50%細胞感染的血清最大稀釋度為中和抗體效價。附表2為各組免疫小鼠血清中和抗體效價檢測結果。7.重組腺病毒免疫小鼠分泌細胞因子的ELISP0T檢測結果7. I免疫小鼠脾淋巴細胞制備在第三次免疫后10天摘眼球處死各組小鼠，無菌分離脾臟獲取脾細胞懸液。加入Gey’ s溶液裂解其中的紅細胞，離心收集脾淋巴細胞，加入不完全RPM-1640洗滌2次，離心后重懸于含2%小牛血清完全RPM-1640培養液中，計數備用。7. 2 ELISP0T檢測免疫小鼠細胞因子IFN- Y、IL-2處死小鼠前一天，包被IL-2檢測板(IFN- Y為預包被檢測板)，具體程序如下無菌條件下每孔加入50 μ I/孔70%乙醇，靜置2min后棄盡，加入200 μ I/孔無菌去離子水洗滌5次，100 μ I/孔加入特異性稀釋抗體，4°C包被過夜。用無菌I X PBS洗滌5次后，200 μ I/孔加入含10% -小牛血清的完全RPM-1640培養液室溫封閉30min，用無菌IXPBS洗滌5次后，包被完成備用。上述各組實驗小鼠脾細胞稀釋成I X IO7細胞/ml濃度，100 μ I/孔加入個細胞因子檢測板，并加入10mg/ml HTNV NP作為刺激物，每個樣品作3個復孔。陽性對照孔中加入PHA (phytohemagglutinin,植物血凝素)，終濃度為4 μ g/ml,陰性對照孔不加刺激物，背景對照孔只加培養基。37°C 5% CO2孵育18hr，無菌I XPBS洗滌5次后加入生物素化抗鼠細胞因子的mAb，室溫孵育2hr，無菌I XPBS洗滌5次后加入I : 1000稀釋的HRP標記鏈霉親和素，室溫孵育lhr，高壓I XPBS洗滌5次后加入TMB底物顯色液，避光靜置，待斑點出現后，自 來水沖洗，避光陰干，用ELISPOT讀數儀測定斑點數。附圖7為各重組腺病毒細胞因子IFN-Y的檢測結果ΓΡ < O. 05廣P < O. 01)。附圖8為重組腺病毒細胞因子 IL-2 的檢測結果(*P < O. 05, **P < O. 01)。8.重組腺病毒免疫小鼠CTL細胞殺傷實驗檢測結果8. I效應細胞的制備在第3次免疫后10天摘眼球處死各組小鼠，無菌分離脾臟獲取脾細胞懸液(同上)，將其置于含5 %小牛血清完全RIPM-1640培養液中，加入終濃度為10 μ g/ml的HTNVGP，25U/ml的IL_2，37°C 5% CO2，作為CTL細胞殺傷實驗效應細胞。8. 2靶細胞的制備提前兩天用重組腺病毒rAd_G2S0. 7感染B16細胞作為CTL細胞殺傷實驗靶細胞。8. 3 CTL細胞殺傷實驗計數效應細胞和靶細胞，按照20 1,50 UlOO I的效靶比將50 μ I (2X IO6/孔、I X IO6/孔、4X IO5/孔)效應細胞和50 μ I (2 X IO4/孔)靶細胞加入96孔板中，設置3個復孔，并以正常鼠脾細胞作為陰性對照。布板設各項對照孔(附表3顯示各對照孔配制方案)，之后按如下步驟檢測37°C 5% 0)2孵育細胞4h后，250父8室溫離心51^11，離心前40min靶細胞最大釋放孔加入10 μ I/孔裂解液，離心后每孔吸出50 μ I細胞上清至新96孔板，加入50 μ I/孔底物液，室溫避光靜置30min，加入50 μ I/孔終止液，測定A49tl值，計算殺傷活性。附圖9為重組腺病毒免疫小鼠CTL檢測結果，在效靶比為50 : I和20 : I時，rAd-Ub-G2S0. 7-pCAG組小鼠脾細胞的殺傷活性要高于其他試驗組及對照組(P < O. 01)。表I.各組免疫小鼠血清特異性抗體檢測結果
權利要求
1.用于促進漢坦病毒融合蛋白G2S0. 7有效提呈的重組腺病毒高表達載體，其方法是對含嵌合基因G2S0. 7的重組腺病毒轉移載體G2S0. 7-pCAG進行改建，將泛素抗原遞呈分子基因ubiquitin，Ub連接到該載體上，命名為Ub-G2S0. 7-pCAG，其全基因序列為SEQ ID NO:I所示。
全文摘要
本發明涉及一種用于促進漢坦病毒融合蛋白G2S0.7有效提呈的重組腺病毒高表達載體，主要是對含漢坦病毒76-118株的G2S0.7嵌合基因及CAG啟動子/增強子的G2S0.7-pCAG轉移載體進行改建，用于促進機體對高表達的漢坦病毒融合蛋白G2S0.7有效提呈。利用基因重組技術，對含嵌合基因G2S0.7的重組腺病毒轉移載體G2S0.7-pCAG進行改建，將Ub基因連接到該載體上。分別對重組轉移載體和腺病毒載體進行雙酶切，將重組片段Ub-G2S0.7-pCAG整合入腺病毒載體DNA中，經過包裝、純化和滴度測定后，將本發明rAd-Ub-G2S0.7-pCAG與本申請人前期構建的含G2S0.7嵌合基因及CAG啟動子/增強子的重組腺病毒rAd-G2S0.7-pCAG分別免疫C57BL/6小鼠后進行免疫學特性研究，結果顯示本發明與原重組腺病毒相比，能有效提高實驗動物機體的部分體液免疫應答水平和部分細胞免疫應答水平。
文檔編號C12N15/861GK102618578SQ201210071109
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月16日 優先權日2012年3月16日
發明者于瀾, 吳興安, 張亮, 張芳琳, 徐志凱, 李凱, 李璞媛, 白文濤, 程林峰 申請人:中國人民解放軍第四軍醫大學