CN100408595C - Sars病毒hla-a2限制性表位多肽及其应用 - Google Patents

Sars病毒hla-a2限制性表位多肽及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种SARS病毒HLA-A2限制性表位多肽Ssp-1,以及含该表位的复合物、抗原递呈细胞以及针对该表位的特异性免疫效应细胞在SARS治疗及预防中的应用方法。

Description

SARS病毒HLA-A2限制性表位多肽及其应用
技术领域
本发明涉及生物学和医学领域,更具体地涉及一种SARS病毒HLA-A2限制性表位多肽Ssp-1,以及含该表位的复合物、抗原递呈细胞以及针对该表位的特异性免疫效应细胞在SARS治疗及预防中的应用方法。
背景技术
严重急性呼吸综合征(severe acute respirtory syndrome,SARS),是一种新出现的传染性疾病。自2002年11月中旬开始,首先出现在我国广东省局部地区,进而迅速蔓延到包括我国香港特别行政区和台湾地区、越南、新加坡、加拿大、德国在内的五大洲的33个国家及地区,至少在6个国家中发生了本地的传播。由于本病传播速度快,人群普遍易感和死亡率较高,已成为严重危害人类健康和生命安全的全球性流行性疾病。此病的临床特征为:发热、干咳、呼吸困难、淋巴细胞减少以及肺部影像学呈迅速进行性改变,一些病人可因严重呼吸窘迫致呼吸衰竭而死亡,上呼吸道症状并不显著,部分患者有腹泻症状。使用传统治疗的抗生素无效。
在世界卫生组织(WHO)的协调下,全球9个国家13个实验室共同努力,仅用3周的时间就分离出SARS病毒,并完成全基因组测序。2003年4月16日,WHO在病原体分离和基因组测序完成的基础上,正式宣布一种以前未曾报道过的新的冠状病毒为导致SARS的病原体,并命名为SARS冠状病毒(SARSCoronavirus,SARS-CoV)。
SARS冠状病毒属正链RNA病毒,基因组全长约为30kb,有11个开放读码框架(ORF),其中非结构蛋白的基因位于5′端,结构蛋白位于3′端,结构蛋白包括脊突蛋白(spike)、表面蛋白(E)、膜蛋白(membrane)和核蛋白(nucleocapid)。其中,S蛋白在病毒与宿主细胞表面受体结合及介导膜融合进入细胞的过程中发挥着关键作用,也是冠状病毒的主要抗原蛋白。
SARS-CoV直径80~220nm,有包膜,包膜上有2~3种糖蛋白,其中一种长的包膜糖蛋白突起长度为20nm。每个突起是由3个S蛋白通过非共价键连接而成,S蛋白三聚体突起具有多方面的功能,它负责结合敏感细胞受体,诱导病毒包膜和细胞膜以及细胞之间的融合,刺激机体产生中和抗体和介导细胞免疫反应。S糖蛋白有4个结构域:一个短的C末端构成包膜内区或胞质区;一个跨膜区和两个包膜外域(分别称为S1和S2)。其胞质域富含保守的半胱氨酸残基,与S蛋白形成复杂的三级结构,以及突起的组装或与其它病毒蛋白的相互作用有关。跨膜区与S2蛋白相连,含有一段高度保守的序列KWPWYVWL。通常胞质域或包膜内区和跨膜区在S蛋白中所占比例很小,大部分是由S1和S2构成的胞膜外域。在S1和S2之间有一组碱性氨基酸残基,构成胰蛋白酶切割敏感基序,S蛋白的切割是诱导膜融合活性所必须的,但经蛋白酶切割产生的S2和S1并不解离,而是以非共价键结合在一起,除去S1的病毒粒子往往会失去感染性,但也有例外。
因此,如果以S蛋白胞外区为靶标,对机体进行免疫,将会使机体产生针对病毒S蛋白的特异性免疫应答,从而使机体能有效地清除病毒,为SARS-CoV的预防及治疗提供措施。
合成肽疫苗是近年来随着分子生物学及免疫学的进展而发展起来的一种新的疫苗,可以诱导机体产生特异性的免疫应答,但是其副作用轻微、安全性好,是目前疫苗研究的一个新的方向,广泛应用与抗肿瘤及抗病毒免疫治疗。目前已经有多种基于表位多肽的疫苗进入临床研究或上市.
细胞免疫在抗肿瘤和抗病毒免疫中起关键作用。T细胞识别的抗原为与细胞表面的MHCI类或II类分子结合的肽,其长度约为8-12个氨基酸。而作为杀伤肿瘤细胞的主要效应细胞CTLs则识别与MHCI类分子结合的内源性肽。己有证据表明,合成肽能直接与MHCI类分子结合,而不需要APC的加工、处理,它和天然的内源性肽在激活免疫系统方面具有着同等的效力。多肽疫苗己成为目前抗恶性肿瘤的一项新策略,也是目前研究最多的肿瘤治疗性疫苗。研究较多的有以下5种:
(1)gp 100:来源于gp 100的肽G9154(KTWGQYWQV)、G9209(ITDQVPPFSV)均能诱导抗原特异性的CTLs。用之致敏来自HLA-A2+的黑色素瘤患者的外周血淋巴细胞(PBL),能明显增强诱导特异性CTL的能力:诱导的CTLs既能识别未修饰的Gg100。
(2)CEA:Zaremba等人报道CEA的肽CAP1-6D不仅能在体外致敏CEA特异的CTLs,其效力为CAPI的100-1000倍,在体内能诱导CEA特异的CTLs(CAP1却不能);而且所致敏的CTLS同样能识别CAP1。更为重要的是,这些CTLs能溶破同源的表达CEA的人类肿瘤。
(3)MAGE-2:MAGE一2广泛存在于黑色素瘤、喉癌、肺癌、肉瘤等多种肿瘤:除睾丸外,不存在于正常组织。在MAGE-2中已发现有三段多肽能与MHCI类分子在37℃下形成稳定复合物,其中至少有两个能被HLA-A 0201加工、呈递,成为多肽疫苗研究的新候选者。
(4)P21WAFI:将P21WAFI的肽与内源化肽融合能抑制肿瘤的生长。
(5)HER2/neu:来源于HER2/neu的肽在体外能致敏特异性的CTLs,在小鼠体内也能诱导特异的CTLs,且能抑制肿瘤的生长,另外采用HPV多肽疫苗也已经进入临床研究。
HLA-A2是一种在我国人群中具有较高分布的一种MHC-I类分子,阳性率在40-60%之间,占MHC-I类分子各个亚群的首位,是疫苗设计中首选的相关分子。
随着对MHC I类分子和肽表位分子相互作用的认识的深人,科学家们已建立了较为成熟的表位鉴定技术路线,主要步骤如下:①根据表位和MHC I类分子相互作用的特点,预测MHC I类分子限制性CTL表位,并利用计算机分子模拟技术对预测表位进行进一步筛选;②测定表位与MHC I类分子结合力;③利用体外细胞毒分析或免疫荷瘤转基因小鼠鉴定肽表位能否诱导CTL,寻求最佳优势表位。基于这一技术路线,已有多种HLA-A2.1限制性CTL表位被鉴定,有的已在临床显示了较好疗效。T2细胞是用于测定表位与HLA-A2.1分子结合力的工具细胞之一,它是一株抗原递呈转运体缺陷的HLA-A2.1型细胞株,该细胞表面只表达不含有内源性抗原分子的HLA-A2.1分子,从而可利用其与目的肽的结合程度来测定HLA-A2.1分子与目的表位间的亲和力。
由于目前尚缺乏有效预防和治疗SARS的方法,因此本领域迫切需要开发新的可用于预防和治疗SARS的抗原,尤其是安全性高的合成肽疫苗。
发明内容
本发明的目的就是提供一种安全性高、具有高免疫原性的合成肽及其应用。
在本发明的第一方面,提供了一种HLA-A2限制性表位多肽,该多肽选自下组:
(a)具有SEQ ID NO:13氨基酸序列的多肽;
(b)将SEQ ID NO:13氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的,且具有诱导细胞毒T淋巴细胞杀伤活性的由(a)衍生的多肽。
在另一优选例中,该多肽的长度为8-20个氨基酸,更佳地,长度为8-12个氨基酸。
在另一优选例中,该多肽具有SEQ ID NO:13的氨基酸序列。
本发明还提供了重组蛋白(如融合蛋白等),它含有本发明上述的HLA-A2限制性表位多肽。
在本发明第二方面,提供了一种分离的核酸,它编码本发明上述的HLA-A2限制性表位多肽。
在本发明第三方面,提供了一种抗原递呈细胞,它是被本发明上述的HLA-A2限制性表位多肽致敏的。
在另一优选例中,所述的抗原递呈细胞选自下组:树突状细胞、巨噬细胞、B细胞、成纤维细胞、内皮细胞。
在本发明的第四方面,提供了一种药物组合物,它含有:
(a)安全有效量的本发明上述的HLA-A2限制性表位多肽或本发明上述的被致敏的抗原递呈细胞;和
(b)药学上可接受的载体或赋形剂。
在本发明的第五方面,提供了本发明上述的HLA-A2限制性表位多肽或致敏的抗原递呈细胞的用途,它们被用于制备预防和治疗SARS的药物。
在本发明的第六方面,还提供了抗本发明上述表位多肽的特异性抗体。
附图说明
图1显示了Ssp-1致敏的树突状细胞体内诱导HLA-A2.1/Kb转基因小鼠细胞毒T淋巴细胞的杀伤活性。
图2显示了SARS HLA-A2限制性多肽Ssp-1致敏的树突状细胞体外诱导正常人外周血细胞毒T淋巴细胞的杀伤活性。
具体实施方式
木发明人经过深入而广泛的研究,对SARS冠状病毒S蛋白进行计算机模拟分析的基础上,选择性地合成了多条有可能与HLA-A*0201结合并诱导机体产生CTL的SARS抗原肽,通过T2肽结合实验,筛选出与HLA-A*0201具有强亲合力的表位肽Ssp-1,并对其免疫原性进行评价,发现其不仅可以在HLA-A2.1/Kb转基因小鼠及健康人外周血中诱导出特异性的、HLA-A*0201限制性的细胞毒T淋巴细胞,而且是一个被细胞自然加工、递呈的免疫原性多肽。在此基础上完成了木发明。
如本文所用,“本发明多肽”、“SARS特异性多肽”、“HLA-A2限制性表位多肽”可互换使用,指氨基酸序列SEQ ID NO:13所示的多肽Ssp-1。此外,还包括具有与Ssp-1相同功能的、SEQ ID NO:13序列的变异形式。这些变异形式包括(但并不限于):一个或多个(通常为1-20个,较佳地1-10个,更佳地1-5个,最佳地1-3个)氨基酸的缺失、插入和/或取代,以及在C末端和/或N末端添加一个或数个(通常为20个以内,较佳地为10个以内,更佳地为5个以内)氨基酸。例如,在本领域中,用性能相近或相似的氨基酸进行取代时,通常不会改变蛋白质的功能。又比如,在C末端和/或N末端添加一个或数个氨基酸通常也不会改变蛋白质的功能。该术语还包括Ssp-1的活性衍生物。
本发明多肽可用常规方法人工合成,也可用重组方法生产。
本发明多肽可以直接用于检测抗SARS的抗体,也可用于与BSA等分子量的蛋白偶联,从而形成多肽偶联物。通常,所述的偶联物由多肽、交联剂、和BSA构成,其中所述的交联剂优选戊二醛(当与本发明多肽的N-端偶联时)、EDAC(当与本发明多肽的C-端偶联时)。
本发明的偶联物可用于免疫兔、鼠等动物,从而获得抗本发明多肽的抗体(“本发明抗体”)。本发明抗体包括特异性的多克隆抗体和单克隆抗体,尤其是单克隆抗体。这里,“特异性”是指抗体能结合于SARS病毒、基因产物或片段。
本发明不仅包括完整的单克隆或多克隆抗体,而且还包括具有免疫活性的抗体片段(如Fab′或(Fab)2片段)、抗体重链、抗体轻链、嵌合抗体、人源化抗体等。
本发明的抗体可以通过本领域内技术人员已知的各种技术进行制备。例如,纯化的本发明多肽或偶联物,可被施用于动物以诱导多克隆抗体的产生。对于单克隆抗体,可利用杂交瘤技术来制备(见Kohler等人,Nature 256;495,1975;Kohler等人,Eur.J.Immunol.6:511,1976;Kohler等人,Eur.J.Immunol.6:292,1976;Hammerling等人,In Monoclonal Antibodies and T Cell Hybridomas,Elsevier,N.Y.,1981)。
本发明的多肽、偶联物和抗体都可用检测样品中是否存在SARS病毒或抗SARS病毒抗体,从而作为早期检测SARS的有效指标之一。
除了用于检测,本发明的SARS特异性多肽还可在体内与病毒竞争受体,阻止病毒与膜融合,抑制病毒感染正常细胞。此外,本发明的多肽和偶联物还可用于制备治疗性的药物组合物或预防性的疫苗组合物。
因此,另一方面,本发明还提供了一种组合物,它含有(a)安全有效量的本发明多肽、偶联物或其组合物;以及(b)药学上可接受的载体或赋形剂。本发明多肽的数量通常为10微克-100毫克/剂,较佳地为100-1000微克/剂。
本文所用的术语“有效量”指治疗剂治疗、缓解或预防目标疾病或状况的量,或是表现出可检测的治疗或预防效果的量。对于某一对象的精确有效量取决于该对象的体型和健康状况、病症的性质和程度、以及选择给予的治疗剂和/或治疗剂的组合。因此,预先指定准确的有效量是没用的。然而,对于某给定的状况而言,可以用常规实验来确定该有效量,临床医师是能够判断出来的。
为了本发明的目的,有效的剂量为给予个体约0.01毫克/千克至50毫克/千克,较佳地0.05毫克/千克至10毫克/千克体重的本发明多肽。此外,本发明的多肽还可与其他治疗剂一起使用。
药物组合物还可含有药学上可接受的载体。术语“药学上可接受的载体”指用于治疗剂给药的载体。该术语指这样一些药剂载体:它们本身不诱导产生对接受该组合物的个体有害的抗体,且给药后没有过分的毒性。这些载体是本领域普通技术人员所熟知的。在Remington′s Pharmaceutical Sciences(Mack Pub.Co.,N.J.1991)中可找到关于药学上可接受的赋形剂的充分讨论。这类载体包括(但并不限于):盐水、缓冲液、葡萄糖、水、甘油、乙醇、佐剂、及其组合。
治疗性组合物中药学上可接受的载体可含有液体,如水、盐水、甘油和乙醇。另外,这些载体中还可能存在辅助性的物质,如润湿剂或乳化剂、pH缓冲物质等。此外,免疫组合物中还可以含有免疫佐剂。
通常,可将治疗性组合物制成可注射剂,例如液体溶液或悬液;还可制成在注射前适合配入溶液或悬液中、液体载体的固体形式。
一旦配成本发明的组合物,可将其直接给予对象。待预防或治疗的对象可以是动物;尤其是人。
本发明的含本发明多肽的治疗或预防性药物组合物(包括疫苗),可以经口服、皮下、皮内、静脉注射等方式应用。治疗剂量方案可以是单剂方案或多剂方案。
本发明的主要优点在于:Ssp-1表位肽是SARS冠状病毒S蛋白来源的、HLA-A2限制性的细胞毒T淋巴细胞表位肽,可安全有效地引起针对SARS的免疫应答,则不仅对SARS发病机制的研究,而且对其疫苗以及治疗制剂的研制均有重要的意义。
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,例如Sambrook等人,分子克隆:实验室手册(New York:Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989)中所述的条件,或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1、HLA-A*0201高亲和力肽的筛选
首先在对SARS冠状病毒S蛋白进行计算机模拟分析的基础上,用常规的肽全人工合成法,制备了多条有可能与HLA-A*0201结合并诱导机体产生CTL的SARS抗原肽(表1)。
接着,应用肽结合实验筛选与HLA-A*0201高亲和力的表位肽。方法如下:首先收集T2细胞,用无血清1640洗三次后,调细胞浓度至2×105/ml,铺于24孔板中,0.5ml/孔。再与50uM的候选多肽,2.5μg/ml的β2微球蛋白于37℃,5%CO2孵箱中共孵育18h。孵育好的细胞用冰PBS洗三遍,加入FITC标记的HLA-A2特异性的mAb BB7.2(Sterotec Ltd,Oxford,UK),冰浴45min,PBS洗后用流式细胞仪检测平均荧光强度。阳性已知肽CEA HLA-A2限制性表位多肽CAP-1作为阳性对照,未加肽刺激的单纯T2细胞作为背景对照。
结果判定:免疫荧光法检测肽与HLA-A*0201分子的结合情况,是基于外源性多肽与T2细胞表面MHC-I类分子的结合可使其表面的MHC-I类分子的表达量增加,两者结合越稳固,则可检测到的MHC-I类分子的表达量越多,以平均荧光强度为检测指标。结果以荧光系数(FI)作为衡量指标。多肽的FI>1被认为是高亲和力的表位。
Figure C20031012456100101
结果如表1所示。
表1.T2-HLA-A*0201-对SARS-棘突蛋白衍生肽的结合亲和力
Figure C20031012456100102
从SARS冠状病毒的棘突蛋白S2中筛选出一个HLA-A2高亲和力的表位Ssp-1,其序列为RLNEVAKNL(SEQ ID NO:13)。
实施例2、HLA-A2.1/Kb转基因小鼠体内针对SARS HLA-A2限制性多肽特异性细胞毒T淋巴细胞的诱导
按常规方法制备HLA-A2.1/Kb转基因小鼠骨髓来源的树突状细胞(DC)。收集培养至第7天的DC,调细胞浓度至1×106/ml,加入Ssp-1(终浓度10μg/ml)及β2微球蛋白(终浓度3μg/ml),37℃,5%CO2孵箱中孵育3h。收集肽致敏的DC,用PBS洗三遍,调细胞浓度至1×106/0.4ml免疫小鼠。每只小鼠腹腔注射1×106/0.4ml,共免疫三次,间隔一周。末次免疫后7天,无菌操作摘取小鼠脾脏,溶解红细胞,制成单细胞悬液。将脾细胞悬液(5×106/ml)与肽致敏的经照射的自体树突状细胞以10∶1比例置于RPMI 1640完全培养基中培养。培养6天后,收集效应细胞,用标准的4小时51Cr释放试验检测其特异性杀伤活性。分别用负载Ssp-1、CAP-1的T2细胞及未加负载的T2细胞作为靶细胞,加入51Cr(100μCi/106cells),置37摄氏度水浴中标记90分钟,每间隔15分钟轻混匀一次,洗3遍,彻底洗去残余Na2 51CrO4,标记好的靶细胞用完全培养基调整细胞浓度为1×105/ml,加入96孔圆底板,每孔100μl。按50∶1、25∶1、12.5∶1三个不同效靶比加入效应细胞,37摄氏度孵育4小时,收集各孔上清各100μl,用γ计数仪检测cpm值。最大释放组各孔为单独的靶细胞加100μl 1%SDS;自发释放孔为单独的靶细胞加100μl完全培养基。
特异性裂解率或杀伤率按下式计算:特异性裂解率或杀伤率(%)=(实验组cpm-自发释放组cpm)/(最大释放组cpm-自发释放组cpm)。
结果如图1所示,表明Ssp-1致敏的树突状细胞可在体内显著诱导HLA-A2.1/Kb转基因小鼠细胞毒T淋巴细胞的杀伤活性。
实施例3、健康人外周血体外Ssp-1特异性细胞毒T淋巴细胞的诱导
分离健康人外周血单个核细胞,置37摄氏度培养2小时后,贴壁细胞用于培养树突状细胞,非贴壁细胞用5%胎牛血清的RPMI 1640培养基悬浮,过尼龙毛柱(37摄氏度孵育1小时)。纯化的T淋巴细胞(2×106)与Ssp-1致敏的树突状细胞(2×105)共培养于24孔板中,同时加入重组人IL-7(10ng/ml;Peprotech Inc),24h后加入重组人IL-10(10ng/ml;Peprotech Inc)。培养的T细胞每周用Ssp-1致敏的经照射的自体树突状细胞刺激一次,共刺激四次。每次刺激后的24及48小时分别加入重组人IL-10(10ng/ml)、重组人IL-2(20IU/ml)。最后一次刺激后7天,收集效应细胞,同上用51Cr释放试验检测其特异性杀伤活性。靶细胞为两组,一组为负载Ssp-1、CAP-1的T2细胞及未加负载的T2细胞(如图2A);另一组为分别转染pAdSARS/S及pAdlacZ的SW480(HLA-A2.1+)和HT29(HLA-A2.1-)细胞(图2B)。
结果如图2所示,表明,SARS HLA-A2限制性多肽Ssp-1致敏的树突状细胞体外诱导正常人外周血细胞毒T淋巴细胞的杀伤活性。
实施例4
抗原多肽免疫动物制备抗体:
取1mg实施例1制备的Ssp-1,用常规方法与BSA按1∶15偶联,然后取偶联物约0.5ml(偶联物含量分别为0.1mg、0.5mg),加入PBS 1.5ml后与CFA(完全弗氏佐剂)混合。将经过佐剂乳化处理的抗原免疫兔子和小鼠;每只兔子注射抗原3ml左右,小鼠则注射0.8ml/只。初次免疫三周后,取同样剂量多肽抗原、PBS,混合2ml IFA(不完全弗氏佐剂),乳化后对动物进行加强免疫,注射剂量不变。三周后对动物取血,收集抗血清。使用BSA包被的层析柱,清除针对BSA的抗体。挑选抗体滴度较高的抗原多肽,制备单克隆抗体。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考,就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解,在阅读了本发明的上述讲授内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
序列表
<110>第二军医大学免疫学研究所
上海海欣生物技术有限公司
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<213>SARS冠状病毒(SARS coronavirus)
<400>15
Leu Leu Gln Tyr Gly Ser Phe Cys Thr
1               5
<210>16
<211>9
<212>PRT
<213>SARS冠状病毒(SARS coronavirus)
<400>16
Ile Leu Leu Cys Cys Met Thr Ser Cys
1               5
<210>17
<211>9
<212>PRT
<213>SARS冠状病毒(SARS coronavirus)
<400>17
Leu Leu Phe Asn Lys Val Thr Leu Ala
1               5
<210>18
<211>9
<212>PRT
<213>SARS冠从病毒(SARS coronavirus)
<400>18
Thr Met Asn Asn Lys Ser Gln Ser Val
1               5
<210>19
<211>9
<212>PRT
<213>SARS冠状病毒(SARS coronavirus)
<400>19
Ala Leu Asn Thr Leu Val Lys Gln Leu
1               5
<210>20
<211>9
<212>PRT
<213>SARS冠状病毒(SARS coronavirus)
<400>20
Glu Leu Cys Asp Asn Pro Phe Phe Ala
1               5

Claims (6)

1. 一种HLA-A2限制性表位多肽,其特征在于,该多肽的氨基酸序列如SEQID NO:13所示。
2. 一种分离的核酸,其特征在于,它编码权利要求1所述的HLA-A2限制性表位多肽。
3. 一种抗原递呈细胞,其特征在于,所述的抗原递呈细胞是被权利要求1所述的HLA-A2限制性表位多肽致敏的。
4. 如权利要求3所述的抗原递呈细胞,其特征在于,所述的抗原递呈细胞选自下组:树突状细胞、巨噬细胞、B细胞、成纤维细胞、内皮细胞。
5. 一种药物组合物,其特征在于,它含有:
(a)安全有效量的权利要求1所述的HLA-A2限制性表位多肽或权利要求3所述的抗原递呈细胞;和
(b)药学上可接受的载体或赋形剂。
6. 权利要求1所述的HLA-A2限制性表位多肽或权利要求3所述的抗原递呈细胞的用途,其特征在于,用于制备预防和治疗SARS的药物。
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