SP2108、SP0148重组蛋白的原核表达及其对小鼠感染肺炎链球菌的保护作用研究

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目的:构建肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae, S.pn)sp2108、sp0148基因的原核表达载体,表达并纯化相应的重组蛋白,分析其在6株国内常见 S.pn血清型菌株中的保守性;并将单个蛋白质抗原经不同途径免疫 C57BL/6小鼠,检测特异性抗体 IgG、IgA效价后,用不同血清型的S.pn攻毒免疫小鼠,从而探讨 S.pn表面蛋白SP2108及SP0148对小鼠感染S.pn的保护作用,评价该表面蛋白对肺炎链球菌感染的保护效果,为开发更有效的S.pn蛋白疫苗提供实验依据。  方法:利用PCR法扩增全长sp2108、sp0148基因,将其分别克隆至pCold TF和ppSUMO质粒中,转化E.coli BL21(DE3)后IPTG诱导蛋白表达,经Ni-NTA亲和层析纯化获得较高纯度的目的蛋白;将纯化重组蛋白免疫 C57BL/6小鼠制备多克隆抗体,ELISA法检测特异性 IgG效价后,通过 Western Blotting鉴定其在6种常见S.pn血清型菌株中的保守性。为了评估 SP2108、SP0148两种重组蛋白对不同血清型 S.pn感染的保护效果,本实验用上述制备的纯化重组蛋白抗原经腹腔皮下多点注射免疫 C57BL/6小鼠,然后选择国内常见3种血清型的肺炎链球菌进行腹腔攻毒研究。为了评价 SP0148重组蛋白抗原对 C57BL/6小鼠鼻腔感染 S.pn后的保护效果,通过模拟 S.pn自然感染的途径,经鼻腔滴注免疫小鼠后,用19F型菌株构建鼻咽部定植模型,以评价其抗S.pn定植的能力;同时选择S.pn中致病能力最强的D39菌株进行鼻腔攻毒,以构建S.pn致死性肺炎的小鼠模型。此外,本实验采用特异性Anti-SP0148血清被动注入小鼠腹腔后,用 D39型菌株进行腹腔攻毒,以鉴定 SP0148重组蛋白抗原的保护效应是否由其特异性抗血清介导。最后,本实验通过 D39型菌株对肺癌 A549细胞粘附抑制实验,以分析不同浓度 SP0148重组蛋白及不同滴度 anti-SP0148血清对D39粘附于A549细胞的影响。  结果:成功构建和表达SP2108、SP0148重组蛋白,Western Blotting分析证实, D39(2型)、TIGR4(4型)、CMCC( B)31693(19F型)、CMCC( B)31207(6B型)、CMCC( B)31203(3型)、ATCC(BAA-255) R6(2型)等6种S.pn菌株均能表达上述2种目的蛋白。经腹腔皮下免疫接种SP2108重组蛋白后,未能对C57BL/6小鼠腹腔感染D39型S.pn提供免疫保护效应;而SP0148重组蛋白在腹腔免疫和粘膜免疫C57BL/6小鼠中均显示出明显的保护效果,且能够提高小鼠生存百分比,延长其生存时间。被动免疫研究提示SP0148抗血清对小鼠腹腔感染S.pn具有明显的保护作用。  粘附抑制实验证实,不同浓度SP0148重组蛋白和不同滴度的Anti-SP0148均能抑制D39型S.pn对A549细胞的粘附,且呈剂量依赖关系。此外,通过SP0148重组蛋白体外刺激鼻腔滴注该蛋白的小鼠脾细胞,可引起细胞因子IL-17A和IFN-γ水平明显上升,而细胞因子IL-4、IL-10的水平未发生明显变化。在构建的S.pn感染定植的小鼠模型中,SP0148重组蛋白通过鼻腔粘膜途径免疫C57BL/6小鼠,能有效减少19F型S.pn在鼻咽部粘膜及肺组织的定植。  结论:SP0148、SP2108重组蛋白在不同血清型S.pn中均具有保守性高、免疫原性强等优点。本研究首次通过腹腔及鼻腔两种不同途径免疫C57BL/6小鼠,并进一步评估了其对不同血清型S.pn感染的保护效果。其中,SP2108重组蛋白并未在D39型S.pn等腹腔免疫攻毒途径表现出明显的保护效应。而SP0148重组蛋白在鼻腔和腹腔免疫攻毒途径中,均具有明显保护效应;其在粘膜免疫中引起IL-17A和IFN-γ显著增高,推测该蛋白粘膜免疫后的保护作用可能是由Th17、Th1联合介导。综上所述,SP0148重组蛋白可作为S.pn新的蛋白质疫苗靶点。
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