乙肝核心抗原病毒样颗粒的体外组装及其在开发肿瘤疫苗中的应用
文献类型:学位论文
作者 | 张耀 |
答辩日期 | 2021-06-01 |
文献子类 | 博士 |
授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
导师 | 刘永东 and 苏志国 |
关键词 | 乙肝核心抗原,病毒样颗粒,去组装/再组装策略,Sds/mpd体系,肿瘤疫苗 |
英文摘要 | 病毒样颗粒(Virus-Like Particle,VLP)是由一种或多种病毒衣壳蛋白组装形成的空心纳米颗粒,已被应用于构建新型疫苗或药物靶向递送载体。本论文以最具代表性的乙肝核心抗原(Hepatitis B Core Antigen, HBc)VLP为研究对象,针对其在重组大肠杆菌中可溶和包涵体两种常见表达形式以及颗粒内部包裹宿主核酸难于去除的难题,重点研究HBc149、HBc183-MAGE3 I、HBc183-MAGE3 II三种HBc VLP的分离纯化和体外组装规律,并初步探索HBc VLP在开发肿瘤疫苗中的应用。主要研究结果如下:(1)建立了一条硫酸铵沉淀-去组装-层析纯化-再组装的创新工艺,成功制备了不含核酸且颗粒均一的C端截短体HBc149 VLP。研究表明,大肠杆菌表达的HBc149尺寸和结构不均一,硫酸铵沉淀作为初分离步骤可以捕获所有HBc149蛋白质,单步回收率将近100%。尽管去除核酸结合结构域,部分HBc149颗粒依然包裹核酸,对颗粒进行去组装、释放包裹核酸是有效去除核酸的前提。只有在中等强度(4 M脲)的去组装条件下,HBc149 VLP解聚实现去组装的同时蛋白质仍能保持亚基低级结构,金属螯合层析纯化的质量收率最高,核酸完全去除,再组装效率最高。NaCl可显著加快再组装速率并提高再组装效率,在透析去除脲的同时添加0.5 M NaCl,24 h后再组装效率大于95%。通过硫酸铵沉淀、优化去组装和再组装条件,整个工艺收率为55.2 mg HBc149 VLP/L发酵液。(2)以HBc183为载体构建基于黑色素瘤相关抗原中CD8+ T细胞表位肽MAGE3 I的VLP肿瘤疫苗,应用硫酸铵沉淀-去组装-层析纯化-再组装工艺,成功从大肠杆菌胞浆中制备了不含核酸且颗粒均一的HBc183-MAGE3 I VLP。不同于HBc149,研究发现在4 M脲去组装条件下,宿主核酸与HBc183富含精氨酸的结构域仍然紧密结合,直接层析无法去除,但在去组装时辅以全能核酸酶的金属螯合层析能彻底去除核酸。在体外再组装时,添加NaCl反而导致嵌合HBc大量沉淀。在无NaCl的环境下,通过降低组装速率,延长组装时间,可成功实现HBc183-MAGE3 I的再组装,组装效率达到27.8%。经Capto core 700多模式层析精致纯化所得的HBc183-MAGE3 I VLP与天然HBc VLP形貌一致且颗粒均一。(3)以HBc183为载体构建基于黑色素瘤相关抗原中CD4+ T细胞表位肽MAGE3 II的VLP肿瘤疫苗,针对HBc183-MAGE3 II在大肠杆菌中表达为包涵体的形式,建立了SDS/MPD(十二烷基硫酸钠/2-甲基-2, 4-戊二醇)组装体系,实现了HBc183-MAGE3 II VLP体外的有效组装。研究发现SDS溶解HBc183-MAGE3 II包涵体时能促进α螺旋结构的产生,但与蛋白质结合的SDS会阻碍嵌合HBc VLP的后续组装。加入MPD能有效剥离与蛋白质结合的SDS从而激发嵌合HBc VLP的组装进程。SDS剥离效率与MPD浓度以及SDS/MPD比例密切相关,剥离后SDS/蛋白质亚基摩尔比小于0.14时,HBc183-MAGE3 II VLP的组装才会发生。采用脱盐去除溶液中游离的SDS和MPD后,经Capto core 700多模式层析纯化得到了与天然HBc VLP相同形貌的HBc183-MAGE3 II VLP,免疫小鼠产生远多于多肽MAGE3 II的抗原特异性抗体。(4)考察了HBc183-MAGE3 I VLP和HBc183-MAGE3 II VLP两种肿瘤疫苗的免疫活性及免疫机制,评价了其治疗及预防肿瘤的潜力。动物实验发现以HBc VLP为载体的肿瘤疫苗能够在20 min内快速靶向淋巴结并在此富集,滞留时间超过72 h。接种HBc183-MAGE3 I VLP能有效激活细胞毒性T细胞(Cytotoxic T Lymphocytes, CTLs),提高CTLs杀伤能力,改善肿瘤组织内T淋巴细胞的浸润,从而有效抑制小鼠4T1乳腺癌的生长和肺转移;还能够促进记忆细胞尤其是效应记忆T细胞(Effector Memory T Cells, TEM)的分化增生,延缓4T1肿瘤出现及生长,延长生存期。联合接种HBc183-MAGE3 II VLP,可以有效激活辅助性T细胞,进一步促进CTLs的分化,增强CTLs的杀伤能力和肿瘤组织的浸润性,取得更好的抑制4T1肿瘤生长和转移的效果;还能够产生更多的肿瘤抗原特异性抗体,进一步促进TEM的分化增生,延缓肿瘤出现和生长,延长生存期;同时表现出优良的生物安全性。这些实验结果说明HBc VLP是一种优良的肿瘤疫苗载体,联合接种嵌合CD8+ T和CD4+ T细胞表位肿瘤抗原的HBc VLP能起到强烈的协同增强免疫作用,是一种有潜力的肿瘤免疫治疗新策略。 |
语种 | 中文 |
源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/60839] ![]() |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 张耀. 乙肝核心抗原病毒样颗粒的体外组装及其在开发肿瘤疫苗中的应用[D]. 中国科学院过程工程研究所. 2021. |
入库方式: OAI收割
来源:过程工程研究所
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