CN117986388B - 一种重组蛋白、猴痘疫苗及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重组蛋白,是如下a)或b)的重组蛋白:a)氨基酸序列是SEQ ID No.2的重组蛋白;b)将SEQ ID No.2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的能够编码具有猴痘抗原活性的重组蛋白。本发明从EEV和IMV的表面抗原中筛选合适的重组病毒亚单位疫苗,免疫组的攻毒保护率说明了二联融合重组蛋白可以产生100%的免疫保护率。是一种高效、安全的技术手段,解决了目前灭活苗和弱毒苗存在的保护效果不稳定、易引起继发感染、毒力返强等问题。本发明的重组蛋白和生物材料可用于制备猴痘病毒亚单位疫苗,应用于预防猴痘。
Description
技术领域
本发明涉及体外诊断技术,尤其是涉及一种重组蛋白、猴痘疫苗及其制备方法与应用。
背景技术
自2022年5月以来,非洲原发地区以外的猴痘病毒(MPV)感染病例数量急剧增加。世界卫生组织(WHO)已宣布全球猴痘病毒爆发构成国际关切的公共卫生紧急事件。猴痘病毒与天花病毒(smallpox)、牛痘病毒(VACV)同属于痘病毒科正痘病毒属,是双链DNA病毒。接种正痘病毒疫苗可提供对其他正痘病毒的感染提供交叉免疫保护。因此,两种基于活性减弱的VACV的疫苗(ACAM2000和JYNNEOS),已经被美国食品和药物管理局紧急批准用于预防猴痘。然而,这些疫苗被证实与一些严重的不良事件相关,包括心肌炎和心包炎,特别是在某些个体群体中,如湿疹患者和孕妇。到目前为止,它们仅被批准用于对猴痘高暴露风险个体进行预暴露预防,而不是一般公众使用。因此,在全球天花免疫力下降的背景下,迫切需要一种更安全、更有效的新疫苗,以对抗潜在增加的猴痘流行病。
猴痘病毒具有一个庞大且复杂的蛋白质组,含有200多种蛋白质。猴痘病毒有两种主要的感染模式,细胞外包膜病毒(EEV)和胞内成熟病毒(IMV),从EEV和IMV的表面抗原中筛选合适的重组病毒亚单位疫苗可能是一种高效、安全的技术手段。
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本发明提供一种用于预防猴痘的二联重组蛋白及构建方法和应用,以解决目前灭活苗和弱毒苗存在的保护效果不稳定、易引起继发感染、毒力返强等问题。本技术可用于制备猴痘病毒亚单位疫苗,应用于预防猴痘。
发明内容
在某些实施例中,本发明首先提供了一种重组蛋白,是如下a)或b)的重组蛋白:
a)氨基酸序列是SEQ ID No.2的重组蛋白;
b)将SEQ ID No.2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的能够编码具有猴痘抗原活性的重组蛋白。
在某些实施例中,本发明还提供了与上述重组蛋白相关的生物材料,为下述B1)至B8)中的任一种:
B1)编码权利要求1所述重组蛋白的核酸分子;
B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒;
B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体,
B4)含有B2)所述表达盒的重组载体;
B5)含有B1)所述核酸分子的重组微生物;
B6)含有B2)所述表达盒的重组微生物;
B7)含有B3)所述重组载体的重组微生物;
B8)含有B4)所述重组载体的重组微生物;
在某些实施例中,所述载体包括大肠杆菌、酵母表达载体以及其他表达载体;
在某些实施例中,所述重组微生物包括工程菌。
在某些实施例中,所述核酸分子为如下1)或2)或3)或4)所示的核酸分子:
1)编码序列是序列表中SEQ ID No.1的DNA分子或cDNA分子;
2)核酸序列是序列表中SEQ ID No.1的DNA分子;
3)与1)或2)限定的核苷酸序列具有75%或75%以上同一性,且编码上述重组蛋白的cDNA分子或基因组DNA分子;
4)在严格条件下与1)或2)限定的核苷酸序列杂交,且编码上述重组蛋白的cDNA分子或基因组DNA分子。
在某些实施例中,本发明还提供了上述的重组蛋白的下述任一应用:
C1)制备预防猴痘病毒感染的产品;
C2)预防猴痘病毒感染;
C3)制备预防或治疗猴痘病毒所致疾病的产品;
C4)预防或治疗猴痘病毒所致疾病;
C5)制备预防或治疗猴痘病毒感染而引起的猴痘的产品;
C6)预防或治疗猴痘病毒感染而引起的猴痘;
任选地,所述应用为非治疗目的的。
在某些实施例中,本发明还提供了上述的生物材料的下述任一应用:
C1)制备预防猴痘病毒感染的产品;
C2)预防猴痘病毒感染;
C3)制备预防或治疗猴痘病毒所致疾病的产品;
C4)预防或治疗猴痘病毒所致疾病;
C5)制备预防或治疗猴痘病毒感染而引起的猴痘的产品;
C6)预防或治疗猴痘病毒感染而引起的猴痘;
任选地,所述应用为非治疗目的的。
在某些实施例中,本发明还提供了一种猴痘疫苗的生产方法,其包含利用上述的生物材料表达重组蛋白的步骤。
在某些实施例中,本发明还提供了一种猴痘疫苗,所述疫苗由上述的方法制备得到。
在某些实施例中,本发明还提供了一种猴痘疫苗的应用,所述应用为预防猴痘病毒或者治疗猴痘,所述应用为非治疗目的的。
本发明与现有技术相比,至少具有如下有益效果:
本发明从EEV和IMV的表面抗原中筛选合适的重组病毒亚单位疫苗,免疫组的攻毒保护率说明了二联融合重组蛋白可以产生100%的免疫保护率。是一种高效、安全的技术手段,解决了目前灭活苗和弱毒苗存在的保护效果不稳定、易引起继发感染、毒力返强等问题。本发明的重组蛋白和生物材料可用于制备猴痘病毒亚单位疫苗,应用于预防猴痘。
附图说明
图1重组蛋白L1R-Plinker-EEV1-HIS6的纯化聚丙烯酰胺凝胶电泳分析。1、IPTG诱导前;2、IPTG诱导后超声破碎菌体沉淀;3、IPTG诱导后超声破碎菌体上清;4、50mM咪唑的洗脱;5、100mM咪唑的洗脱;6、200mM咪唑的洗脱;7、300mM咪唑的洗脱;M:蛋白分子量指示标准品。
图2二联融合重组蛋白L1R-Plinker-EEV1-HIS6免疫小鼠后的抗体滴度。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
实施例1
一、从NCBI数据库获取猴痘抗原基因序列并对其进行密码子优化
从猴痘病毒胞内成熟病毒(IMV)和细胞外包膜病毒(EEV)表面抗原中各筛选出一个候选抗原(分别为IMV membrane protein L1R和EEV type-I membrane glycoprotein)。提取IMV membrane protein L1R和EEV type-I membrane glycoprotein的基因数据,去掉跨膜区序列后,进行基因合成,使用linker序列将二者连接起来,构建二联重组蛋白亚单位疫苗基因表达序列并人工合成。本发明所述的二联融合重组蛋白编码基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
SEQ ID NO.1:
ATGGGTGCAGCCGCCTCCTTCCAGACAACCGTGAACACCCTGTACG
AGAGAATCTCTTCCAAGCTGGAGCAAGAGGCAAATGCGTCTGCAAAGA
CCAAATGCCACATCGAAATTGGTAACTTCTACATCAGACAGAACCATGGC
TGCAATATCACCGTGAAGAACATGTGTAGCGCGGATGCAGACGCCCAGC
TCGATGCTGTTCTGTCTGCTGCGACAGAGACATATAGCGGACTGACACCA
GAGCAGAAGGCATATGTGCCCGCCATGTTCACCGCAGCACTGAACATTC
AGACCTCTGTGAATACCGTGGTTCGTGATTTTGAGAACTACGTGAAGCA
GACCTGTAATTCCAGTGCCGTGGTTGATAACAAGCTGAAGATTCAGAATG
TTATCATCGATGAATGTTATGGCGCTCCTGGTAGTCCGACCAATCTGGAAT
TTATTAACACGGGCAGCAGTAAAGGCAATTGTGCCATCAAGGCTCTGATG
CAGCTGACTACCAAGGCAACCACCCAGATCGCGCCGCGTCAGGTGGCTG
GCACCGGCGTCCAGGCCGAAGCCGCAGCCAAAGAAGCAGCGGCCAAG
GAGGCCGCTGCTAAGGAGGCCGCCGCAAAAGCGCTGGAAGCAGAGGCC
GCGGCAAAAGAAGCTGCGGCAAAAGAAGCAGCAGCAAAAGAAGCAGC
CGCTAAGGCCATGAAGACCATTTCCGTGGTTACCCTGCTGTGTGTTCTGC
CTGCCGTTGTTTATAGTACCTGTACCGTACCGACCATGAACAACGCGAAA
CTGACCAGCACCGAGACCAGCTTCAACGACAAACAGAAAGTGACCTTT
ACCTGTGACTCCGGTTACCATTCTCTGGACCCGCCTGCTGTTTGCGAGAC
AGACAAGTGGAAATACGAAAACCCGTGTAAACGGATGTGCACTGTTTCG
GATTATGTTAGCGAACTGTATGACAAGCCTCTGTATGAAGTTAATTCCACC
ATGACCCTGAGCTGCAATGGTGAAACCAAATATTTTAGATGCGAAGAAA
AAAATGGCAATACTTCCTGGAACGACACCGTGACCTGTCCTCGCGCCGA
ATGCCAGCCTCTCCAGCTGGAACATGGTAGCTGTCAGCCGGTTAAAGAA
AAATATAGCTTTGGTGAGTACATGACCATCAACTGTGATGTCGGCTACGA
AGTGATTGGTGTGAGCTACATCTCATGTACAGCCAATAGCTGGAACGTCA
TCCCAAGTTGCCAGCAGAAGTGCGATATTCCGTCCCTAAGTAATGGTCTG
ATCAGCGGTAGCACCTTTTCCATTGGCGGAGTGATCCACCTGTCTTGTAA
AAGCGGCTTTACACTGACCGGTAGCCCTAGCAGCACCTGCATTGATGGC
AAGTGGAACCCCATTCTGCCGACCTGCGTTAGATCCAACGAGGAATTTG
ATCCTGTGGATGATGGTCCGGATGATGAGACCGACCTGTCTAAGCTGTCT
AAGGATGTCGTGCAGTATGAACAAGAGATCGAATCCCTGGAAGCAACCTACCAC;
用于预防猴痘的重组蛋白为二联融合重组蛋白L1R-Plinker-EEV1,其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
SEQ ID NO.2:
MGAAASFQTTVNTLYERISSKLEQEANASAKTKCHIEIGNFYIRQNHGCNITVKNMCSADADAQLDAVLSAATETYSGLTPEQKAYVPAMFTAALNIQTSVNTVVRDFENYVKQTCNSSAVVDNKLKIQNVIIDECYGAPGSPTNLEFINTGSSKGNCAIKALMQLTTKATTQIAPRQVAGTGVQAEAAAKEAAAKEAAAKEAAAKALEAEAAAKEAAAKEAAAKEAAAKAMKTISVVTLLCVLPAVVYSTCTVPTMNNAKLTSTETSFNDKQKVTFTCDSGYHSLDPPAVCETDKWKYENPCKRMCTVSDYVSELYDKPLYEVNSTMTLSCNGETKYFRCEEKNGNTSWNDTVTCPRAECQPLQLEHGSCQPVKEKYSFGEYMTINCDVGYEVIGVSYISCTANSWNVIPSCQQKCDIPSLSNGLISGSTFSIGGVIHLSCKSGFTLTGSPSSTCIDGKWNPILPTCVRSNEEFDPVDDGPDDETDLSKLSKDVVQYEQEIESLEATYH;
二、密码子优化后的二联重组蛋白编码基因构建入重组蛋白表达载体:
(1)利用刚性蛋白linker:A(EAAAK)4ALEA(EAAAK)4A,将密码子优化后的IMVmembrane protein L1R和EEV type-I membrane glycoprotein基因进行连接,获得二联融合重组蛋白L1R-Plinker-EEV1的表达基因序列。
(2)化学合成所述的DNA,并克隆入原核表达载体pET28a中。
三、本发明所述用于预防猴痘的二联重组蛋白诱导表达方法:
将重组表达载体pET28a-L1R-Plinker-EEV1转入大肠杆菌E.coli Rosetta(DE3)感受态细胞中,获得可表达多联融合重组蛋白L1R-Plinker-EEV1的大肠杆菌基因工程表达菌Ec-L1R-Plinker-EEV1,利用IPTG诱导表达和Ni柱亲和层析纯化,得所述重组蛋白L1R-Plinker-EEV1-HIS6。纯化得到的L1R-Plinker-EEV1-HIS6重组蛋白使用SDS-PAGE电泳分析,如图1所示。
重组蛋白的诱导表达方法具体为:
(1)基因工程表达菌Ec-L1R-Plinker-EEV1用IPTG诱导表达后,加入溶菌酶,超声破碎菌体,将超声后菌液12000g 4℃离心30min后,收集上清。
(2)将离心后上清与镍柱结合;再用洗脱缓冲液冲洗柱子去除杂蛋白;分别用含50mM咪唑的洗脱缓冲液和含100mM咪唑的洗脱缓冲液洗除杂蛋白;用含200mM和300mM咪唑的洗脱缓冲液洗脱目的蛋白,并收集蛋白洗脱液。
(3)将收集的蛋白洗脱液装进透析袋中,浸入PBS中进行透析3-4次,每次间隔3个小时更换新的PBS进行透析,透析结束后,使用超滤管进行浓缩获得纯化的目的蛋白L1R-Plinker-EEV1-HIS6。
(4)使用BCA蛋白浓度测定试剂盒测定纯化后的目的蛋白浓度。
三、猴痘基因工程重组二联亚单位疫苗的制备及免疫保护性分析实验
(1)亚单位疫苗的制备
将上述纯化的二联融合重组蛋白L1R-Plinker-EEV1-HIS6稀释至100μɡ/ml,与氢氧化铝凝胶按体积比1:1混匀制备成亚单位疫苗。
(2)亚单位疫苗免疫原性分析实验
4周龄SPF级C57/BL6小鼠分为6组,每组6只,前5组分别免疫二联融合重组蛋白制备的亚单位疫苗为免疫组,第6组为PBS对照组,注射同体积的PBS。免疫用等体积的氢氧化铝凝胶乳化,免疫周期为7天,免疫程序为4次免疫,免疫方式为腿部肌肉注射接种。于小鼠首次免疫之后的一个星期开始每周以断尾采血的方式收集免疫小鼠血清样品用于抗体效价变化水平检测,用间接ELISA方法检测血清中抗体效价并GraphPad Prism 9软件进行统计和数据分析。结果如图2所示,由结果可知二联融合重组蛋白制备的亚单位疫苗能够刺激机体产生抗体,且抗体维持时间较长,说明制备的二联融合重组蛋白免疫原性好,能够刺激机体产生结合能力强、维持时间长的抗体。
图2为二联融合重组蛋白L1R-Plinker-EEV1-HIS6免疫小鼠后的第0,7,14,21,28天分别测定小鼠血清中anti-L1R和anti-EEV1的抗体滴度。并使用GraphPadPrism 9软件进行统计和数据分析。结果发现二联融合重组蛋白制备的亚单位疫苗能够有效刺激机体产生保护性抗体。p<0.05代表由统计学差异。上图中**表示p<0.01;***表示p<0.001;****表示p<0.0001。
(3)亚单位疫苗免疫保护性实验
①实验小鼠分组及免疫
阴性对照(PBS组):注射PBS的攻毒组。
实验组(疫苗组):注射二联亚单位疫苗的攻毒组。
②攻毒保护性实验
免疫4次之后,阴性对照(PBS组)和实验组肌肉注射接种致死剂量的VACV病毒(5×106PFU/只小鼠)。攻毒后的一周,每天观察小鼠生存症状、记录小鼠体重和死亡情况,对死亡小鼠进行剖检,并进行病变观察。攻毒保护性实验结果如表1所示。免疫组的攻毒保护率说明了二联融合重组蛋白可以产生100%的免疫保护率。
表1、攻毒保护性实验结果
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种重组蛋白,其特征在于,所述重组蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。
2.与权利要求1所述重组蛋白相关的生物材料,为下述B1)至B8)中的任一种:
B1)编码权利要求1所述重组蛋白的核酸分子;
B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒;
B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体,
B4)含有B2)所述表达盒的重组载体;
B5)含有B1)所述核酸分子的重组微生物;
B6)含有B2)所述表达盒的重组微生物;
B7)含有B3)所述重组载体的重组微生物;
B8)含有B4)所述重组载体的重组微生物。
3.根据权利要求2所述的生物材料,其特征在于:所述载体包括大肠杆菌或酵母表达载体。
4.根据权利要求2所述的生物材料,其特征在于:所述重组微生物包括工程菌。
5.根据权利要求2所述的生物材料,其特征在于:所述核酸分子序列如SEQ ID No.1所示。
6.权利要求1所述的重组蛋白的下述应用:
C1)制备预防猴痘病毒感染而引起的猴痘的产品。
7.权利要求2所述的生物材料的下述应用:
C1)制备预防猴痘病毒感染而引起的猴痘的产品。
8.一种猴痘疫苗的生产方法,其特征在于,其包含利用权利要求2所述的生物材料表达重组蛋白的步骤。
9.一种猴痘疫苗,其特征在于,所述疫苗由权利要求8所述的方法制备得到。
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