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共表达O型口蹄疫病毒3C、P1-2A基因和猪白细胞介素18基因的重组鸡痘病毒免疫原性研究

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共表达O型口蹄疫病毒3C、P1-2A基因和猪白细胞介素18基因的重组鸡痘病毒免疫原性研究 书书书 中国生物工程杂志 ChinaBiotechnology,2007,27(8):25~28 共表达 O型口蹄疫病毒3C、P1?2A基因和猪白细胞 介素18基因的重组鸡痘病毒免疫原性研究 刘慧娟1,2 金宁一2 马鸣潇1,2,3 金明兰1,2 沈国顺1,2 霍晓伟1,2 鲁会军2 金扩世1,2 李 旭1,2 计 越1,2 (1中国人民解放军军事医学科学院军事兽医研究所 全军基因工程重点实验室 长春 130062) (2吉林大学畜牧兽医学院 长春 130062 3辽宁医学院畜牧兽医学院 辽宁 121001)...
共表达O型口蹄疫病毒3C、P1-2A基因和猪白细胞介素18基因的重组鸡痘病毒免疫原性研究
书书书 中国生物工程杂志 ChinaBiotechnology,2007,27(8):25~28 共表达 O型口蹄疫病毒3C、P1?2A基因和猪白细胞 介素18基因的重组鸡痘病毒免疫原性研究 刘慧娟1,2 金宁一2 马鸣潇1,2,3 金明兰1,2 沈国顺1,2 霍晓伟1,2 鲁会军2 金扩世1,2 李 旭1,2 计 越1,2 (1中国人民解放军军事医学科学院军事兽医研究所 全军基因工程重点实验室 长春 130062) (2吉林大学畜牧兽医学院 长春 130062 3辽宁医学院畜牧兽医学院 辽宁 121001) 摘要 目的:对筛选到的一株共表达O型口蹄疫病毒3C基因、P1?2A基因和猪白细胞介素18基 因的重组鸡痘病毒rFPV?3C?P1?2A?IL?18进行免疫原性研究。:分别用重组鸡痘病毒 rFPV? 3C?P1?2A?IL?18、rFPV?P1?2A?3C和对照组282E4株 FPV、PBS对小鼠进行免疫接种,并检测各免 疫组的T淋巴细胞亚类数量、CTL杀伤活性及抗体效价。结果:重组鸡痘病毒疫苗组免疫小鼠 T 淋巴细胞亚类数量,CTL杀伤活性和抗体效价均显著高于对照组,且重组鸡痘病毒 rFPV?3C?P1? 2A?IL?18的小鼠T淋巴细胞亚类数量和CTL特异性杀伤活性与rFPV?P1?2A?3C相比,差异显著。 结论:为开发新型FMDV疫苗奠定了实验免疫基础。 关键词 口蹄疫病毒 重组鸡痘病毒 免疫原性 中图分类号 Q93991 收稿日期:20070327  修回日期:20070522 国家“863”资助项目(2001AA213071),吉林省科技发展计 划资助项目(20040202?1) 通讯作者,电子信箱:jinningyi2000@yahoo.com.cn   口蹄疫(FMD)是由口蹄疫病毒(FMDV)引起的偶蹄 动物的一种急性、烈性、高度接触性传染病。在世界范围 内广泛流行,给畜牧业带来灾难性损失,并极大地影响国 际贸易往来,使社会经济遭受惨重损失。目前FMD的预 防疫苗主要是灭活疫苗,因其存在安全隐患:如疫苗生产 过程中由于不慎引起的病毒逃逸以及灭活不完全而导致 口蹄疫的爆发[1]等。因此,世界各国都非常重视研究更 加安全、有效、经济的新型FMDV疫苗。   本研究对本室已构建的重组鸡痘毒活载体疫苗 rFPV?3C?P1?2A?IL?18和rFPV?P1?2A?3C进行了小鼠免 疫试验研究,并对其T淋巴细胞亚类数量、CTL杀伤活 性以及FMDV特异性抗体进行检测。 1  材料与方法 1.1 实验材料 1.1.1 实验试剂 碱性磷酸酶标记兔抗鼠IgG购自华 美生物工程公司;非放射性 CTL杀伤活性检测试剂盒 购自Promega公司;CD4+、CD8+标记单克隆抗体购自 北京医科大学;乳酸脱氢酶检测试剂盒为Promega公司 产品。 1.1.2 细胞、实验动物 18~20g的雌性 Balb/c小鼠 购自长春高新试验动物中心;HeLa细胞和P815细胞为 本室保存。 1.1.3 毒株及 FMDV疫苗 重组鸡痘病毒 rFPV?P1? 2A?3C[2]、rFPV?3C?P1?2A?IL?18[3]由本实验室构建及保 存。鸡痘病毒282E4疫苗(wt?FPV)购自中国兽医药品 监察所,TCID50为1×107/0.1ml。 1.2 实验方法 1.2.1 重组鸡痘毒疫苗株rFPV?3C?P1?2A?IL?18的构 建 在O型口蹄疫病毒P1?2A基因上游引入 Kozak序 列,下游通过 Linker与细胞因子 IL?18联结,获得 P1? 2A基因与猪IL?18基因融合表达基因盒 P1?2A?IL?18, 将该表达基因盒 P1?2A?IL?18克隆至鸡痘病毒中间转 移载体pUTAL?3C中,构建重组鸡痘病毒转移载体质粒 pUTAL?3C?P1?2A?IL?18(图1)。通过脂质体转染法,将 中国生物工程杂志 ChinaBiotechnology Vol.27No.82007 重组鸡痘病毒转移载体质粒pUTAL?3C?P1?2A?IL?18与 鸡痘病毒282E4株共转染鸡胚成纤维细胞(CEF),通 过BrdU三次加压筛选,挑选出单克隆重组病毒株,最 后通过RT?PCR、间接免疫荧光检测等方法进行鉴定。 成功获得了一株共表达O型口蹄疫病毒P1?2A基因和 猪白细胞介素18基因的重组鸡痘毒疫苗候选株 rFPV? 3C?P1?2A?IL?18。 图1 重组鸡痘毒疫苗株rFPV?3C?P1?2A?IL?18的构建 Fig.1 Schematicrepresentationofrecombinant fowlpoxvirusplasmid 1.2.2 重组病毒毒价测定 制备CEF单层,至细胞长 至80%融合时倾去培养液,用 Hank’s液洗两次,将用 于同源重组的 FPV以 Hank’s液进行103~108稀释, 各取0.5ml接种于六孔板中,37℃ 5%CO2培养箱中孵 育1~1.5h后,补加MEM完全培养液至3ml,继续培养 72~96h。吸去培养上清,补加含1%甲基纤维素和2% 小牛血清(FCS)的 MEM作为维持液,37℃ 5%CO2培 养箱中继续培养24~48h。吸去培养液,用 PBS洗两 次,室温下1%甲醛固定15min,自来水冲洗,0.1%结晶 紫染色5min,自来水冲洗后在倒置显微镜下统计病毒 空斑数,用PBS稀释成工作浓度5×107PFU/ml待用。 1.2.3 免疫小鼠分组 20只 Balb/c小鼠随机分成4 组,每组5只,分别为:1组 rFPV?3C?P1?2A?IL18,2组 rFPV?P1?2A?3C,3组 wFPV对照,4组 PBS对照。每只 小鼠均采用股四头肌注射,注射剂量如表1。每组动物 免疫3次,间隔14d。分别接种后,于0d、10d、21d、28d 、38d对各组小鼠尾巴采血,分离血清,-20℃保存待 检。最后一次免疫后10d,将小鼠摘眼球取血并拉颈处 死,进行免疫学指标检测。 1.2.4 小鼠免疫指标检测   T细胞亚类计数 取小鼠脾淋巴细胞悬液1×106/ ml~2×106/ml,分别加入荧光标记的 CD4+及 CD8+单 抗45μl,室温避光反应30min,取出后用荧光洗液洗两 遍,加入0.5ml荧光保存液,以流式细胞仪计数10000 个细胞中的CD4+、CD8+T淋巴细胞个数为原始数据, 进行统计学。 表1 小鼠试验分组及免疫剂量 Table1 Vaccinecombinationsandusage formiceimmunization Group Number Vaccine dose 1 5 rFPV?3C?P1?2A?IL18 5×107PFU 2 5 rFPV?P1?2A?3C 5×107PFU 3 5 wFPV 5×107PFU 4 5 PBS 0.2ml   CytotoxicTlymphocytes(CTL)杀伤活性检测 在 24孔培养板中加入 1×107个/ml小鼠脾细胞悬液 0.25ml,同时加入 1mlRPMI1640培养液,置 37℃、5% CO2条件下培养1~2d,加入预先处理好的刺激细胞 (效应细胞与刺激细胞比例为10∶1),共培养3~4d,计 活细胞,调成 1×107/ml作为效应细胞备用。将用 G418筛选4次后表达目的基因的 P815细胞作为靶细 胞,用培养液调整细胞数至1×105/ml作为靶细胞。按 效应细胞和靶细胞50∶1和25∶1两个效靶比在96孔培 养板中加入细胞,每孔液体总体积为200μl,每个样本 设2个复孔,37℃5% CO2培养4~6h,每孔吸取100μl 上清,转入96孔酶标板中,每孔加入新鲜配制的底物 液50μl,室温避光反应30min后,每孔加50μl终止液, 终止酶促反应。在酶标仪492nm处读取OD值,CTL活 性用杀伤率表示,按如下公式计算: 杀伤率(%)=实验孔-靶细胞对照孔-效应细胞对照孔靶细胞最大释放孔-靶细胞对照孔   采用间接ELISA方法检测FMDV特异性抗体的滴 度 用间接ELISA方法检测 FMDV抗体效价,主要参 照《动物病毒学》第二版进行[4],具体操作如下:以纯化 的原核表达的O型VP1蛋白(2μg/孔)包被96孔酶标 板;以100μl/孔加入封闭液,于37℃封闭1.5h;加入一 抗(被检小鼠血清)于37℃孵育1.5h;用PBS缓冲液洗 涤三次;加入辣根过氧化物酶标记的兔抗鼠 IgG为二 抗,于37℃孵育1.5h;洗涤后于暗处放置1~3min;待 显色后每孔加入50μl30%浓硫酸终止液;使用酶标仪 测定每孔的OD492值,以空白孔调零。 2 结 果 2.1 CD4+、CD8+T淋巴细胞水平变化   流式细胞仪分析 T细胞亚群,所得数据进行统计 62 2007,27(8)刘慧娟 等:共表达0型口蹄疫病毒3C、P1-2A基因和猪白细胞介素18基因的重组鸡痘…… 学处理(图2)。结果显示:重组鸡痘疫苗组 rFPV?3C? P1?2A?IL18、rFPV?P1?2A?3C免疫小鼠的CD4+、CD8+T 淋巴细胞数均高于对照组wFPV及PBS,且差异显著(p <0.01);重组鸡痘疫苗组rFPV?3C?P1?2A?IL18的T细 胞亚类数量与rFPV?P1?2A?3C相比,差异较显著(p< 0.05)。表明rFPV?3C?P1?2A?IL18免疫小鼠,能够有效 刺激机体T淋巴细胞数增高。 图2 各组免疫小鼠脾细胞中T细胞亚类数量 Fig.2 ThenumberofTsubsetcellsinspleen cellsofimmunizedmice 2.2 CytotoxicTlymphocytes(CTL)杀伤活性检测   用乳酸脱氢酶法检测 CTL杀伤率,并对其进行了 统计学分析(图3)。结果表明:重组鸡痘病毒rFPV?3C ?P1?2A?IL18、rFPV?P1?2A?3C免疫小鼠的 CTL杀伤率 均高于对照组,且差异极显著(p<0.01)。重组鸡痘疫 苗rFPV?3C?P1?2A?IL18的杀伤率也较 rFPV?P1?2A?3C 组高(p<0.05)。在效靶比 25∶1、50∶1时有 35% ~ 60%的杀伤率,说明所构建的重组鸡痘疫苗能有效激 发机体的特异性细胞毒杀伤活性。 图3 免疫小鼠CTL杀伤活性检测 Fig.3 TheODvalueofCTLassayofimmunizedmice 2.3 ELISA抗体的动态变化   间接ELISA方法对 FMDV特异性抗体进行检测, 血清IgG抗体水平变化如图(图4)。结果显示:重组鸡 痘病毒rFPV?3C?P1?2A?IL18、rFPV?P1?2A?3C组免疫的 小鼠抗体水平,均显著高于 wFPV及 PBS对照组(p< 0.01);重组鸡痘疫苗组rFPV?3C?P1?2A?IL18免疫小鼠 的抗体水平比对照组rFPV?P1?2A?3C略高。 图4 免疫小鼠ELESA抗体OD值的动态变化 Fig.4 ODvalueofELESAantibodyagainst O?FMDVofimmunizedmice 3 讨 论   FMDV为单股正链RNA病毒,基因组全长约8500 个核苷酸(nt),编码一个大的多聚蛋白,其结构蛋白P1 在自身裂解酶3C的作用下裂解,产生4种具有免疫原 性的结构蛋白 VP1、VP2、VP3和 VP4。与结构蛋白 P1 相连的非结构蛋白2A具有自身裂解作用,这就保证了 位于其两侧的蛋白各自独立发挥其生物学功能。目 前,2A蛋白的该特性已被广泛应用于 HIV和肿瘤等方 面的研究[5]。基于对 FMDV基因组结构的充分认识, 各国研究者将FMDV衣壳蛋白前体 P1基因和蛋白酶 3C基因广泛地应用到 FMDV病毒活载体疫苗或核酸 疫苗的研究中[6,7],同时为了提高 FMDV基因工程疫苗 的免疫原性,研究者又通过共接种或者共表达细胞因 子和趋化因子如IL?2、IFN?α/β等免疫佐剂,或采用不 同的免疫策略来提高免疫效果。   本研究对本课题组已成功筛选到的两株共表达 FMD保护性抗原基因和免疫辅助基因的非复制型重组 鸡痘病毒活载体疫苗rFPV?3C?P1?2A?IL18和rFPV?P1? 2A?3C进行了小鼠模型试验。结果显示,在所有实验组 中,两株重组鸡痘病毒组rFPV?3C?P1?2A?IL18和rFPV? P1?2A?3C的 T细胞亚类数量、CTL杀伤率及 FMDV特 异性抗体滴度均有明显增高,且均显著高于两对照组 wFPV及PBS;表明这两株重组鸡痘病毒均具有良好的 免疫原性。而两重组鸡痘病毒株相比,rFPV?3C?P1?2A ?IL18的T细胞亚类数量、CTL杀伤率均比rFPV?P1?2A 72 中国生物工程杂志 ChinaBiotechnology Vol.27No.82007 ?3C有明显增高,FMDV特异性抗体滴度也较 rFPV?P1? 2A?3C有一定程度的提高。这说明通过共表达细胞因 子IL18作为免疫调节剂,不仅较显著地增强了 Th1型 免疫反应,而且在 Th2型免疫反应中也发挥了一定的 作用。由此可推测,连在 IL18和 P1基因之间的2A基 因在重组鸡痘病毒中也获得了表达,2A基因的存在进 一步保证了 IL?18和 P1各自独立发挥其生物学作用。 本实验为FMDV重组鸡痘病毒活载体疫苗在猪牛等本 体动物体内的免疫实验提供了较好的理论基础和试验 材料。 参考文献  [1]BeckE,StrohmaierK.SubtypingofEuropeanfoot?and?mouth diseasevirusstrainsbynucleotidesequencedetermination. Virol,1987,61(5):1621~1629  [2]张洪勇,金宁一,葛淑敏,等.共表达 FMDVP1?2A和3C重 组鸡痘病毒疫苗与核酸疫苗的实验免疫研究.高新技术通 讯,2004,8:20~23 ZhangHY,JinNY,GeSM,etal.HighTechnologyLetters, 2004,8:20~23  [3]刘慧娟,金宁一,马鸣潇,等.共表达O型口蹄疫病毒 P1?2A 基因和猪白细胞介素18的重组鸡痘病毒的构建.中国生物 工程杂志,2006,26(9):20~23 LiuHJ,JinNY,MaMX,etal.ChinaBiotechnology.2006, 26(9):20~23  [4]殷震,刘景华.动物病毒学.第 2版 北京:科学出版社, 1997.422~427 YinZH,LiuJH.AnimalVirology.2nded.Beijing:Science Publisher,1997.422~427  [5]ChinnasamyD,MilsomM D,ShafferJ,etal.Multicistronic lentiviralvectorscontainingtheFMDV 2A cleavagefactor demonstraterobustexpressionofencodedgenesatlimitingMOI. Virol,2006,15:3~14  [6]MayrGA,O’Donnell,ChinsangaramJ,etal.Immuneresponses andprotectionagainstfoot?and?mouthdiseasevirus(FMDV) challenge in swine vaccinated with adenovirus?FMDV constructs.Vaccine,2001,19(15?16):2152~2162  [7]BeardC,WardG,RiederE,etal.DevelopmentofDNAvaccines forfoot?and?mouthdisease,evaluationofvaccinesencoding replicatingand non?replicatingnucleicacidsin swine. Biotechnol,1999,73(2?3):243~249 ImmunogenicityofRecombinantFowl?poxVaccinesCoexpressing Foot?and?MouthDiseaseVirus3C、P1?2AGeneandPorcineInterleukin18 LIUHui?juan1,2 JINNing?yi2 MAMing?xiao1,2,3 JINMing?lan1,2  SHENGuoshun1,2 HUOXiaowei1,2 LUHui?jun2 JINKuo?shi2 LIXu1,2 JIYue1,2 (1CollegeofAnimalScienceandVeterinaryMedicineJinlinUniversity,Changchun 130062,China) (2GeneticEngineeringLaboratory,AcademyofMilitaryMedicalSciences,Changchun 130062,China (3CollegeofAnimalScienceandVeterinaryMedicine,LiaoningMedicalUniversity,Jinzhou 121001,China)   Abstract Objective:Evaluatetheimmunogenicityofanrecombinantfowl?poxvirusrFPV?3C?P1?2A?IL?18. Methods:MicewereinoculatedwiththerecombinantFPV(rFPV)rFPV?3C?P1?2A?IL?18,rFPV?P1?2A?3C vaccines,282E4FPVandPBSwassetasthecontrolgroups.TheFMDVspecificantibody,numberofTsubtype, cytotoxicityofspecialCTLweredetected.Results:Comparedwithothercontrolgroups,themiceinoculatedwith rFPV?3C?P1?2A?IL?18,rFPV?P1?2A?3Cvaccineswereinducedhigheranti?FMDVantibodytiter,alargernumber ofTsubtype,andhighercytotoxicityofspecialCTL.ComparedwithrFPV?P1?2A?3Cvaccine,rFPV?3C?P1?2A?IL ?18caninducelargernumberofTsubtypeandhighercytotoxicityofspecialCTL.Conclusion:Itisevidentthat therecombinantfowl?poxvirusrFPV?3C?P1?2A?IL?18showexcellentimmunogenicityinmice,thusprovide valuablesupportforfurtherdevelopmentofFMDVgeneticengineeringvaccines. Keywords FMDV RecombinantFPV(rFPV) Immunogenicity 82
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