CN101724024B - 与免疫抗体相结合的多肽及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多肽,其序列中至少有一精氨酸侧链被修饰为电中性或电负性氨基酸。通过序列上两个不相邻的半胱氨酸侧链巯基形成二硫键的方式,产生环状的多肽。这类多肽不仅能与类风湿关节炎自身免疫抗体相结合,同时还能对HLA—DR具有高亲和力。经过实验验证,该类多肽与类风湿关节炎自身免疫抗体相结合的专一性大于95%,对类风湿关节炎自身免疫抗体的检测灵敏度大于75%。与市场上销售的同类产品相比,其灵敏度得到显著提高,更有利于类风湿关节炎自身免疫抗体的体外检测。
Description
技术领域
本发明涉及与免疫抗体结合的多肽,尤其涉及与类风湿关节炎免疫抗体相结合的多肽,更具体的是涉及一种至少有一个精氨酸被修饰的与类风湿关节炎自身免疫抗体相结合的多肽。
背景技术
临床上自身免疫疾病主要有系统性红斑狼疮、类风湿关节炎、干燥综合征、皮肌炎、多发性肌炎、系统(多发)性硬化症、硬皮病等,这些疾病曾被命名为“结缔组织病”,后来国外和国内均将它们归为风湿性疾病。
类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是一种较常见的以慢性多关节炎症为主要表现的系统性自身免疫疾病,其病程长,多反复,且对组织损伤是不可逆的,给患者造成很大痛苦;该病的发病率在世界范围内为0.5—1%,中国的发病率约为0.36%。患者发病年龄多在20~50岁,女性多于男性,男女之比为1∶3。最近流行病学统计有逐年增加趋势,其突出的早期临床表现为对称性关节红肿热痛,常见四肢小关节,指间近端关节肿胀,掌指、腕、肘、踝等关节肿痛及活动困难,晨间关节僵硬,午后逐渐减轻,关节外症状约有20%患者可出现皮下结节;长久不愈的晚期症状,则有不同程度的关节畸形和强直,关节功能丧失等,可损伤脏器、多组织器官,造成骨头缺血性坏死,对人体消耗大,致残率高。
由于类风湿关节炎病因至今尚不十分清楚,且早期临床表现也不典型。在国内外临床实践中,该疾病的常用诊断工具是美国风湿学学会(American College of Rheumatology,ACR)在1987年制定的类风湿分类标准(Arthritis Rheum 1988,31,315—24),该标准更依赖于类风湿关节炎所表现出的临床病症。在该疾病早期,这些临床指标通常是不易操作的。因此,目前普遍认为这一标准不能较好适应于早期类风湿关节炎诊断(Arthritis Rheum 2001,44,2485-91;Neth J Med 2002,60,383—8)。而目前使用的治疗类风湿关节炎的方法主要是采用消炎方法,但这种方法虽能使得关节肿胀(swelling)和侵蚀(erosive)的程度得以减慢,却无法使疾病得到治愈。当前人们共同的观点是,在该疾病早期采用多种方法治疗能得到最佳的治疗效果(Autoimmunity Reviews 2006,6,37-41)。由此,具有高专一性(Specificity)和高灵敏度(Sensitivity)的血清学检测标记对于类风湿关节炎在骨关节遭受损伤之前的早期诊断就显得尤为必要(ClinApplied Immunol Rev 2004,4,239—62)。
研究发现一些自身免疫抗体虽然与类风湿关节炎疾病相联系,如:抗calpastatin抗体(Proc Natl Acad Sci USA 1995,92,7267-71),抗中性粒细胞胞质抗体(anti-neutrophil cytoplasmic antibodies,ANCA)(Int ArchAllergy Immunol 1996;109:201-6),核抗原抗体(anti—nuclear antigens,ANA)(Scand J Rheumatol 1986,15,185-92),抗II型胶原抗体(anti-collagentype II)(J Immunol Methods 2001,247,191-203)和抗葡萄糖6磷酸异构酶(anti-glucose-6-phosphate isomerase,anti-GPI)(Nat Immunol2001,2,746-53)等也都能在患有其它自身免疫疾病的病人中,甚至于在健康个体中检测出来(Clin Applied Immunol Rev 2004,4,239—62)。其中的某些抗体虽然能应用于风湿性疾病的识别,而且筛选这些抗体也有助于疾病监测和预测,但由于其对类风湿关节炎缺乏专一性,这些抗体中的绝大多数都很少应用于类风湿关节炎早期诊断(Clinica Chimica Acta 2004,350,17-34)。
对于类风湿关节炎早期诊断的理想标记(Marker)应当至少满足4个标准:(1)高灵敏度,能检测的病人达到高百分比;(2)高专一性,尽可能地限制错误阳性结果的发生;(3)能适用于早期诊断;(4)能预见到某些病人会发展成侵蚀性疾病(erosive disease)(AutoimmunityReviews 2006,6,37-41;MEDICINE 2006,34,441-4)。
类风湿因子(rheumatoid factor,RF)抗体是应用于ACR标准中的血清学检测,被公认为是IgG分子上Fc结构域的直接抗体。但其对于类风湿关节炎的专一性也比较一般,为60%,灵敏度范围可以达到60—80%。RF还可以在其它患有自身免疫疾病的病人中、患有感染性疾病的病人中以及3—5%健康人群中(其中10—30%的老年人)检测到(Ann Rheum Dis2003,62,261-3)。
抗BiP(p68),抗Sa和抗环状胍氨酸化蛋白抗体(APF,AKA,抗filaggrin,抗CCP)则对类风湿关节炎有更好的专一性。64%的类风湿关节炎病人能产生直接针对BiP的抗体,还有报道称其对该疾病具有高度的专一性,目前没有数据支持BiP在预测类风湿关节炎方面具有作用,而且这些报道的BiP抗体则需要等待进一步通过独立的临床研究来确认(Clinica ChimicaActa 2004,350,17-34)。另有研究揭示Sa抗原对于类风湿关节炎的专一性可以高达92—99%,但其灵敏度则显得一般,仅为30—40%(J Rheumatol1994,21,1027-33;J Rheumatol 1999;26:7-13)。
抗核周因子(antiperinuclear factor,APF)首次披露于1964年。经研究这些自身免疫抗体对类风湿关节炎具有专一性,并能通过以人颊粘膜细胞为抗原底物的免疫荧光法间接测得(Ann Rheum Dis 1964;23,302-5)。
1979年研究者描述了一种类风湿关节炎专一性角质蛋白抗体,它能直接抑制角质层上皮细胞角质化,并将这类抗体的名称暂定为抗角质蛋白抗体(anti-keratin andtibody,AKA)(Young BJ et al BMJ 1979,2,97-9)。之后的研究证实了,虽然AKA和APF的发现是互相独立的,但是两者所直接对应的抗原是一致的(Sebbag M et al J.Clin.Invest 1995,95,2672—9)。许多研究进一步表明AKA和APF具有许多共同的特性。Filaggrin(filament aggregating protein)是一种互相交联的角蛋白丝状体,作用是形成非常坚固的细胞骨架结构,其也是AKA和APF的常见抗原(ClinApplied Immunol Rev 2004,4,239—62)。
虽然AKA和APF对于类风湿关节炎具有专一性,但其缺陷也很突出。这两种抗体的检测灵敏度严重依赖于filaggrin的纯化方法。实践中,由于难以分离得到纯的且胍基含量具有可重复性的抗原,再加上其检测手段不简便,以及荧光免疫需要耗费较大的工作量,从而使得实验室间难以形成标准化,导致AKA和APF没有成为类风湿关节炎检测的主流方法(ClinApplied Immunol Rev 2004,4,239—62)。
基于filaggrin和profilaggrin是AKA和APF抗体靶点的知识,人们合成了含有瓜氨酸的多肽以检测类风湿关节炎血清中AKA和APF抗体的活性。由于瓜氨酸不是基本氨基酸而无法在蛋白质翻译中加入,因此通常的方法是通过肽精氨酸脱亚胺酶(peptidylargnine deiminine,PAD,EC3.5.3.15)催化精氨酸残基脱氨基得到。根据这些事实,一些从filaggrin序列中衍生出来的精氨酸侧链经修饰的,尤其是含有瓜氨酸的多肽被合成出来,并用于类风湿关节炎抗体的体外检测(US6,858,438)。在用酶联免疫吸附(Enzyme—Linked immunosorbent Assay,ELISA)方法检测实验中,这一方法合成的含有瓜氨酸直线性多肽能从类风湿关节炎患者血清中检测出抗瓜氨酸肽抗体,在保持高专一性(大于90%)的情况下,大大提高检测的灵敏度(达到63%)。实验还证明,只有含有瓜氨酸的多肽才能实现该反应,若将多肽中的瓜氨酸用其它氨基酸代替则完全没有反应发生。这些结果表明,瓜氨酸部分是决定能被AKA和APF抗体识别的抗原决定因子(J Clin Invest 1998,101,273-81)。
其它研究者发现将含有瓜氨酸的直线性多肽通过二硫键(S-S键)形成环形结构的方式能模拟类似β—转角结构,从而模仿最初抗原决定簇的β-转角结构,并可增加多肽—抗体的亲和力(FASEB J 1995,9,37-42;Mol Immunol 1985,22,1255-64)。由此,一种环状肽,即第一代环瓜氨酸肽(the first generation cyclic citrullinated peptide,CCP1)被人工合成出来(Schellekens GA et al Arthritis Rheum 2000,43,155—63)。研究者将一条由19个氨基酸残基组成的瓜氨酸肽中两个丝氨酸替换为半胱氨酸形成与β—转角具有相似结构的二硫键,得到人工合成CCP,并将CCP1与直线肽的检测结果作了比较。结果显示,采用CCP1为抗原的多肽用ELISA法检测RA患者的抗CCP抗体,灵敏度较用直线性瓜氨酸肽为抗原有明显提高,分别为68%和49%,二者专一性相似。
在含有不同瓜氨酸多肽的反应模式中,类风湿关节炎血清检测表现出巨大的可变性。类风湿关节炎患者的血清/血浆中除了filaggrin精氨酸残基被瓜氨酸化外,Sa抗原、胶原蛋白(I和II型)、组蛋白、髓磷脂碱蛋白、纤维连接蛋白等也出现瓜氨酸化,并产生抗CCP抗体。深入研究表明,瓜氨酸化的自身抗原中并非所有精氨酸脱氨基转化为瓜氨酸;已瓜氨酸化的瓜氨酸也不完全参与形成抗原表位,即产生抗CCP抗体。综上,抗瓜氨酸抗体的产生与瓜氨酸密切相关,并且瓜氨酸的侧翼序列对抗瓜氨酸抗体的产生起重要作用,这一事实暗示着瓜氨酸残基的周边氨基酸对于抗原表位(antigen episode)具有重要作用,以及抗瓜氨酸化蛋白(如:AKA和APF抗体)活性是多克隆反应(J Clin Invest 1998,101,273-81)。基于filaggrin的属性,它被认为是模拟瓜氨酸抗原表位的天然库藏(ClinApplied Immunol Rev 2004,4,239—62)。
第二代CCP(CCP2)检测方法产生于2002年,通过将含有瓜氨酸的多肽库与类风湿关节炎血清筛选得到与filaggrin无关的第二代CCP,其具有更有利于抗体检测的表位(Report on the 5th Dresden symposium onautoantibodies.Lengerich,Germany:Pabst Science Publishers;2000.p.140-5)。将CCP1和CCP2经同一组病人测试后表明,CCP2不仅保持了较高专一性(96%),而且其分析灵敏度也有显著的提高(Ann.Rheum.Dis.2005,64,1510—2)。许多研究者在最近5年的研究证明,抗含瓜氨酸多肽的测试的灵敏度具有较高的可变性,范围在40%—94%(Clin.ExpRheumatol.2005,23(Suppl39),569-76;Ann.Rheum.Dis.2006,65,845—51)。CCP2在类风湿关节炎自身免疫抗体体外检测中得到应用说明了在该领域的检测抗原的筛选并不需要仅仅依赖filaggrin,也说明与filaggrin不同的结合表位能更有利于体外检测。
Bizzaro N等人(Clin Chem 2007,53,1527—33)和Lutteri L等人(ClinicaChimica Acta 2007,386,76-81)分别针对现在市场上使用的第二代和第三代CCP试剂盒进行了比较,结果发现,伊诺瓦诊断(Inova Diagnostics)公司开发的三种检测方法中,其CCP3试剂盒与使用CCP2为抗原的方法相比仅仅略有改善,各自的灵敏度分别为67%和64%。相反地,用于抗IgG的CCP3.0与即能检测IgG又能检测IgA的CCP3.1的检测方法相比后发现,两者竟然没有丝毫差别。可见,同时检测IgG和IgA抗体的方法并没有象看上去那样有显著改进。他们的结论是由于测试的诊断试剂盒灵敏度可能与胍基化精氨酸残基的位置和数量有关,而专一性则可能受到蛋白质或杂多肽序列的影响,因此,对此二者而言,抗原的种类显得更为重要。两者综合考虑,实验数据表明抗原的制备是决定测定方法优劣的最重要的可变因素。
Lutteri L等人(Clinica Chimica Acta 2007,386,76-81)的研究还发现了抗CCP的另一个价值,他们指出,IgM-RF是最灵敏的标记,能在77.9%的类风湿关节炎患者中发现。必须注意的是ACR标准中的RF,其类风湿关节炎诊断中灵敏度不能直接与那些没有包括在诊断标准中的其它方法相比较。IgM-RF被认为在疾病专一性方面略有欠缺。使用IgM-RF检测类风湿关节炎患者,其中有13—19%的人为RF阴性,与之相比,当这些患者使用抗CCP方法检测时均为阳性。
类风湿关节炎的遗传因素会影响瓜氨酸化蛋白的出现和产生,也会影响针对这些修饰蛋白的抗体产物(Clinica Chimica Acta 2004,350,17—34)。一系列相关研究表明,类风湿关节炎与某些HLA—DR等位基因有密切联系,尤其是HLA—DRB1*0401和HLA—DRB1*0404(Cell1996,85,307—10)。这不同地区的人群中,这些等位基因也略有不同。DRB1*0401主要出现在北欧和北美地区的人群中,有证据表明该基因与类风湿关节炎所导致的“特大关节”表征(extraarticular manifestations)有联系,在DRB1*0401/DRB1*0404杂合基因型中尤为突出。DRB1*0403、DRB1*0406和DRB1*0407与DRB1*0401、*0404或*0101基因组合后会增加类风湿关节炎病情的发展可能。DRB1*0404与DRB1*0408只要存在于白色人种中。DRB1*0405很少在北欧人群中,但在亚洲和还地中海沿岸国家的人群中极其普遍。DRB1*0101主要存在于北欧和北美人群中。美洲印第安人群中则为DRB1*1402和*1406(Hum Immuno 2000,61,1254—1261)。虽然这些与类风湿关节炎相关的基因在各地区人群中各有不同,但研究发现在DRB1的第三高度可变区(HV3)具有共享表位(sharedepitope,SE),在70—74位氨基酸残基都为QKRAA、QRRAA或RRRAA(Clinica Chimica Acta 2004,350,17-34)。
将一群有几个共享表位基因型的类风湿关节炎患者与具有抗CCP2抗体的患者比较研究表明,一种共享表位等位基因与抗CCP2抗体的产生具有密切的内在联系(Arthritis Rheum 2000,50,2113—21;Arthritis ResTher 2004,6,R303—8)。经证实,这一关联是由于MHC分子共享表位β链的70—74位氨基酸残基(Q/R,K/R,R,A,A)形成第4个锚定袋(P4),其与电中性或负电荷氨基酸具有高度亲和性(J Immuno 2003,171,538—541)。当带正电荷精氨酸在PAD酶作用下转换成电中性的瓜氨酸后,得到的翻译后修饰蛋白/多肽亲和力远远大于精氨酸与P4的亲和力,并能够激活CD4+T细胞,这些“瓜氨酸特异T细胞”可有助于抗瓜氨酸蛋白(多肽)抗体的产生(J Immuno 2003,171,538—541;Arthritis Rheum1987,30,1205-13;Rheum Dis Clin North Am 1992,18,741-59;ArthritisRheum 2005,52,1063—68)。这些结果表明具有共享表位的DBR1等位基因能激活类风湿关节炎患者自身免疫反应。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种与免疫抗体相结合的多肽。
本发明的另一个目的在于提供一种与类风湿关节炎自身免疫抗体相结合的多肽。
本发明的又一个目的在于提供一种既能与类风湿关节炎自身免疫抗体相结合的多肽,同时该肽还能与HLA—DR具有高亲和力。
本发明的再一个目的在于提供一种用于类风湿关节炎疾病自身免疫抗体的体外检测的多肽。
本发明所述的多肽包含有如下氨基酸序列:
His—Gln—Cys—Xaa1—Xaa2—Phe—Xaa3—Xaa4—Xaa5—Xaa6—Xaa7—Xaa8—Xaa9—Xaa10—Xaa1l—Cys—Gly,
其中,Xaa1为His或Ala;Xaa2为Gln或Arg;Xaa3为Arg或Gln;Xaa4为Phe或Met;Xaa5为Arg;Xaa6为Gly或His;Xaa7为Arg;Xaa8为Ser或Arg;Xaa9为Arg或Leu;Xaa10为Ala或Ile;Xaa11为Ala或Arg,其中至少有一个精氨酸被修饰。
进一步地说,所述的多肽具体包含有如下氨基酸序列:
His—Gln—Cys—Xaa1—Xaa2—Phe—Xaa3—Xaa4—Xaa5—Xaa6—Xaa7—Xaa8—Xaa9—Xaa10—Xaa11—Cys—Gly,
其中,Xaa1为His或Ala;Xaa2为Gln或Arg;Xaa3为Arg或Gln;Xaa4为Phe或Met;Xaa5为mArg(修饰的精氨酸)或Arg;Xaa6为Gly或His;Xaa7为mArg;Xaa8为Ser或Arg;Xaa9为Arg或Leu;Xaa10为Ala或Ile;Xaa11为Ala或Arg。
更进一步地说,所述的多肽包含如下具体氨基酸序列如下:
His—Gln—Cys—Xaa1—Xaa2—Phe—Xaa3—Xaa4—Xaa5—Xaa6—Xaa7—Xaa8—Xaa9—Xaa10—Xaa11—Cys—Gly,
其中,Xaa1为His或Ala;Xaa2为Gln或Arg;Xaa3为Arg或Gln;Xaa4为Phe或Met;Xaa5为mArg(修饰的精氨酸)或Arg;Xaa6为Gly或His;Xaa7为mArg;Xaa8为Ser或Arg;Xaa9为Arg或Leu;Xaa10为Ala或Ile;Xaa11为Ala或Arg。
进一步地说,所述的mArg为侧链修饰的Arg,具有通式(I)所述的结构。
式I
其中G1为O、NH或CH2;G2为NH2、CH3、NHCH3或N(CH3)2;G3为O、NH、NHCH3、NHCH3;n为2、3或4;
其中当G1为NH,G2为NH2时,G3不为NH。
更进一步地说,所述的mArg为瓜氨酸(Cit),即当G1为NH,G2为NH2,G3为O,及n为3。
进一步地说,所述多肽能与自身免疫抗体相结合,形成抗原—抗体复合物(Complex)。
进一步地说,所述多肽能与HLA—DR分子具有高亲和力,与HLA—DR相结合形成HLA—DR—多肽复合物。
进一步地说,所述的多肽是通过序列中的不相邻的两个Cys之间形成二硫键。所形成的二硫键能使该多肽具有环状结构并能模拟β—转角结构,使得该多肽不仅具有与HLA—DR分子具有高亲和力,与HLA—DR相结合形成HLA—DR—多肽复合物;还能与抗CCP抗体高效结合,形成抗原—抗体复合物。
具体地说,所述多肽的包含的氨基酸序列为SEQ ID No 1—261。
进一步地说,所述多肽的包含氨基酸序列为His—Gln—Cys—His—Gln—Phe—Arg—Phe—mArg—Gly—mArg—Ser—Arg—Ala—Ala—Cys—Gly,其第三位Cys与第十六位Cys之间形成二硫键。
具体地说,所述的多肽为SEQ.ID No 1—118,其第三位Cys与第十六位Cys之间形成二硫键。
进一步地说,所述多肽的包含氨基酸序列为His—Gln—Cys—Ala—Arg—Phe—Gln—Met—Arg—His—mArg—Arg—Leu—Ile—Arg—Cys—Gly,其第三位Cys与第十六位Cys之间形成二硫键。
具体地说,所述的多肽为SEQ.ID No 120—261,其第三位Cys与第十六位Cys之间形成二硫键。
本发明所述的多肽为通过化学方法直接合成或先通过化学合成或基因工程方法,即将从表达载体中分离纯化得到的的多肽再经过修饰精氨酸侧链的步骤得到。
具体地说,所述的多肽通过化学方法直接合成,或先通过化学方法合成后,再由PAD酶修饰精氨酸侧链得到。
本发明所述的多肽能与类风湿关节炎自身免疫抗体相结合。
进一步地说,所述的多肽与类风湿关节炎自身免疫抗体相结合的专一性大于90%。
更进一步的,所述的多肽与类风湿关节炎自身免疫抗体相结合的专一性大于95%。
进一步地说,所述的多肽对类风湿关节炎自身免疫抗体的灵敏度大于70%。
更进一步的,所述的多肽对类风湿关节炎自身免疫抗体的灵敏度大于75%。
本发明所述的多肽对HLA—DR具有高亲和力,与HLA—DR相结合形成HLA—DR—多肽复合物。
本发明所述的多肽能应用于类风湿关节炎疾病自身免疫抗体的体外检测。
本发明所述的类风湿关节炎疾病自身免疫抗体的体外检测的应用,其一般方法为将待测血清(serums)与包含有上述的多肽(即抗原)试剂混合,检测所述多肽与血清中抗体所形成的复合物。检测结果呈阳性表明,该血清中具有类风湿关节炎疾病自身免疫抗体。
具体地说,所述的体外检测中应用为ELISA检测。
所述应用于ELISA检测方法中的多肽,具体选择经生物素标记的多肽,其能与亲和素或链霉亲和素非共价结合。所述的亲和素(Avidin)是一种相对分子质量为68,000Da,pI为10.5的一种碱性糖蛋白,又称卵白素,在鸡蛋清中含量比较丰富,一般从蛋白清中提取。所述的链霉亲和素(Streptavidin)是一种从链霉菌(Streptomyces avidinii)培养物中提取的蛋白质,相对分子质量60,000Da,不具有糖链。其特性与亲和素一样,也具有4个生物素结合位点,与生物素具有高亲和力。
所述的多肽与生物素标记相结合的方法可以通过先由固相合成或基因工程表达并纯化,所得多肽再与生物素连接并纯化(如申请号为200310108264.0中国发明专利所公开的技术方案)。
所述的多肽与生物素标记相结合的方法还可以在多肽的固相合成过程中先与生物素连接再纯化的方式(Pept.Res.1989,2,189—194)。
具体地说,所述的结合有生物素的多肽,其上生物素与多肽的N末端相结合。
所述的ELISA检测方法具体的实验步骤可以参见US6,858,438中关于ELISA检测的相应部分。
其基本原理是:多肽(抗原)包被在酶标板表面,将稀释后的待检血清/血浆和对照物加入反应板孔中,如果被检血清/血浆中存在抗CCP抗体,经温育后,则血清/血浆中特异性抗体与反应板孔中的CCP抗原多肽结合,形成固相抗原-抗体复合物,洗去未结合的血清/血浆中其它成分,加入酶标记的抗人IgG抗体,温育,固相CCP抗原(多肽)结合的抗CCP抗体再与酶标记的抗人IgG抗体结合,洗去未结合的酶标记抗体成分,加入酶底物,并被催化成为有色产物,最后加入终止液终止反应。根据试剂盒内的对照物,可对抗CCP抗体进行定量或定性测定。
本发明所述的抗人IgG抗体为辣根过氧化物酶(horseradishperoxidase,HRP)标记的抗人IgG抗体其具体配制方式为,取20μL储存液,加800ml抗体稀释液作1:40000稀释,混匀,分装标准小瓶,每瓶15ml,2~8℃下保存。
其中HRP标记的抗人IgG抗体底物A配制方式为:称取柠檬酸17.9g和Na2HPO4·122O 4.67g溶解于400ml去离子水中,然后缓慢加入30%H2O2330μL,搅拌均匀后,加水至500ml,2~8℃下保存。
其中HRP标记的抗人IgG抗体底物B配制方式为:称取四甲基联苯氨(tetramethyl benzidine,TMB)0.1g于100ml去离子水中,加入二甲基亚砜(DMSO)2.5ml,在搅拌的同时,缓慢加入0.5ml 6M HCL,直至完全溶解,最后加水至500ml,2~8℃下保存。
其中HRP标记的抗人IgG抗体底物反应终止液的配制方式:分别量取55ml98%H2SO4和去离子水445ml,然后将浓硫酸缓慢加入到去离子水中,混匀,2~8℃下保存。
酶标仪测定波长设定在450nm,30分钟内测定各孔OD450值。
本发明所述的多肽,其上序列至少有一精氨酸侧链经修饰后呈现电中性或电负性,并优先选择瓜氨酸。通过序列上两个不相邻的半胱氨酸侧链巯基形成二硫键的方式,产生环状的多肽。这类多肽不仅能与类风湿关节炎自身免疫抗体相结合,同时还能对HLA—DR具有高亲和力。经过实验验证,该类多肽与类风湿关节炎自身免疫抗体相结合的专一性大于95%,对类风湿关节炎自身免疫抗体的检测灵敏度大于75%。与市场上销售的同类产品相比,其灵敏度得到显著提高,更有利于类风湿关节炎自身免疫抗体的体外检测。
附图说明
图1:RP-HPLC检测的多肽1纯度色谱图,横轴表示时间,单位:分钟(min),纵轴表示电压,单位:毫伏(mv);
图2:RP-HPLC检测的多肽2纯度色谱图;
图3:ESI检测的多肽1质谱图,横轴表示质/核比(m/z);
图4:ESI检测的多肽2质谱图。
图5:RP-HPLC检测的生物素—多肽1纯度色谱图;
图6:RP-HPLC检测的生物素—多肽2纯度色谱图;
图7:ESI检测的生物素—多肽1质谱图;
图8:ESI检测的生物素—多肽2质谱图。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本发明的技术方案。本发明实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
本发明所用的试剂若未明确指明,则均购自西格玛—奥德里奇(Sigma—Aldrich)。
实施例1 多肽的合成
多肽采用Fmoc化学方法,通过固相合成技术合成。该方法的具体步骤参见Eur.J.Immunol.1994,24,3188—3193;J.Org.Chem.1972,37,3404—3409;黄惟德,陈常庆多肽合成,北京:科学出版社,1985。
二硫键的形成方法及其步骤可以参见文献:黄惟德,陈常庆多肽合成,北京:科学出版社,1985,p85;Michael W.Pennington Peptide SynthesisProtocols(Methods in Molecular Biology),Humana Press,1994,p91-169
通过上述步骤,合成多肽的具体序列为:
多肽1:His—Glu—Cys—His—Glu—Phe—Arg—Phe—Cit—Gly—Cit—Ser—Arg—Ala—Ala—Cys—Glu(SEQ ID No 1),其上第三位和第十六位Cys通过巯基形成二硫键,并使多肽形成环状结构,并能模拟β—转角结构。
多肽2:His—Glu—Cys—Ala—Arg—Phe—Glu—Met—Arg—His—Cit—Arg—Leu—Ile—Arg—Cys—Glu(SEQ ID No 119),其上第三位和第十六位Cys通过巯基形成二硫键,并使多肽形成环状结构,并能模拟β—转角结构。
实施例2 多肽的纯化
先将蛋白质或多肽末端的保护基在二甲基酰胺(DMF)溶剂中脱保护,中和。再用氟化氢将多肽从合成树脂上切下,得到的粗产物经过反相色谱C18或C8柱(如:5μm,250×4.6mm),以流动相A(0.1%(v/v)三氟乙酸乙腈溶液)和流动相B(0.1%(v/v)三氟乙酸水溶液)为梯度洗脱溶剂。在45分钟内,流动相A占A、B两相总体积0%(v/v)变化到100%(v/v)收集得到目标多肽,通过脱盐色谱柱(GE Healthcare)或旋转蒸发去除有机溶剂,目标多肽可以通过LC—MS连用或将收集得到的多肽直接进样的方式通过ESI质谱得到的分子量来确定。(参见:中国分析化学2002,30,1126—9)
实施例3 多肽的纯度与分子量检测
上述合成出的多肽1和多肽2分别通过反相色谱(RP-HPLC)测定,其具体方法为:
4.6×250mm 5μm C18分析柱(Kromasil);
流动相A为三氟乙酸(trifluoroacetic,TFA)加入100%乙腈(acetonitrile,ACN)中,使得TFA浓度为0.1%(v/v);
流动相B为TFA加入100%水中,使得TFA浓度为0.1%(v/v);
流速为1.0ml/min;
检测波长为220nm;
洗脱梯度:以流动相A占A、B两项总体积15%(v/v)的比例平衡,进样后,采用线性梯度洗脱(Gradient Elution),在25分钟内流动相A占A、B两项总体积从15%(v/v)改变至50%(v/v)的比例,之后以100%(v/v)流动相A平衡5分钟。
多肽1的保留时间(Retention Time)为12.5(图1),其纯度大于95%。
多肽2的保留时间(Retention Time)为13.2(图2),其纯度大于95%。
通过ESI质谱分别测定多肽1(图3)和多肽2的分子量(图4),其具体条件为:
质谱(Probe) ESI
质谱电压(Probe bias) +4.5kv
喷雾器流速(Nebulizer Gas Flow) 1.5L/min
检测器(Detector) 1.5kv
样品电离化装置(CDL) -20.0v
流动相流速(T.Flow) 0.2ml/min
CDL温度(CDL Temp) 250℃
缓冲液浓度(B.conc) 50%H2O,50%ACN
加热块温度(Block Temp) 200℃
多肽1分子量为2017.26Da;多肽2分子量为2167.59Da。
实施例4 多肽的生物素标记
生物素—多肽1(SEQ ID No 1)和生物素—多肽2(SEQ ID No 119)均采用在固相合成过程中先与生物素连接再纯化的方式分别进行,其具体方式参见Deibel,M.R.,Jr.,Lobl,T.J.and Yem,A.W.,A technique for rapidpurification of low yield products:Biotinylation of chemically synthesizedproteins on-resin.Pept.Res.1989,2,189—194。
当生物素通过缩合剂在多肽合成时直接缩合后,使用Kaiser test检测缩合反应是否完全。该反应的详细说明请参见Sigma—Aldrich 60017产品说明(60017 Data Sheet),该方法可不仅应用于定性(Analytical Biochemistry1970,34,595),还能进行定量(Analytical Biochemistry 1981,117,147)检测。
通过实施例1公开的二硫键形成方法,在多肽第三位和第十六位Cys通过巯基形成二硫键,并使多肽形成环状结构。
实施例5 多肽与生物素结合后的分离和纯化
在树脂上进行生物素标记。首先,蛋白质或多肽末端在二甲基酰胺(DMF)溶剂中脱保护,中和;然后与N-羟基琥珀酰亚胺生物素反应(即生物素化),反应条件为45℃24小时;再用氟化氢将标记有生物素的多肽切下,得到的粗产物经过亲和素偶联琼脂的亲和层析柱(GEHealthcare),用磷酸盐缓冲液洗涤,去除未结合的成分,最后用0.1M的甘氨酸溶液(pH2.0)洗脱,得到生物素化的蛋白质或多肽。
实施例6多肽(SEQ.ID No 2—118,SEQ.ID No 120—261)的合成与生物素标记
如实施例1的同样方法可以得到环形多肽(SEQ.ID No 2—118,SEQ.ID No 120—261)。
如实施例4的同样方法可以得到经生物素标记的多肽(SEQ.ID No 2—118,SEQ.ID No 120—261)。
实施例7 生物素—多肽的纯度与分子量检测
上述合成出的环形生物素—多肽1和环形生物素—多肽2分别通过反相色谱(RP-HPLC)测定,其具体方法为:
4.6×250mm 5μm C18分析柱(Kromasil);
流动相A为三氟乙酸(trifluoroacetic,TFA)加入100%乙腈(acetonitrile,ACN)中,使得TFA浓度为0.1%(v/v);
流动相B为TFA加入100%水中,使得TFA浓度为0.1%(v/v);
流速为1.0ml/min;
检测波长为220nm;
洗脱梯度:以流动相A占A、B两项总体积15%(v/v)的比例平衡,进样后,采用线性梯度洗脱(Gradient Elution),在25分钟内流动相A占A、B两项总体积从15%(v/v)改变至50%(v/v)的比例,之后以100%(v/v)流动相A平衡5分钟。
环形生物素—多肽1的保留时间(Retention Time)为8.4(图1),其纯度大于95%。
环形生物素—多肽2的保留时间(Retention Time)为13.5(图2),其纯度大于95%。
通过ESI质谱分别测定多肽1和多肽2的分子量,其具体条件为:
质谱(Probe) ESI
质谱电压(Probe bias) +4.5kv
喷雾器流速(Nebulizer Gas Flow) 1.5L/min
检测器(Detector) 1.5kv
样品电离化装置(CDL) -20.0v
流动相流速(T.Flow) 0.2ml/min
CDL温度(CDL Temp) 250℃
缓冲液浓度(B.conc) 50%H2O,50%ACN
加热块温度(Block Temp) 200℃
根据峰值和其所带的电荷来计算,生物素—多肽1实测分子量为,748.80峰值的[M+3H+]3+,计算为748.80×3—3=2243.40Da;生物素—多肽2中实测分子量为,599.20峰值的[M+4H+]4+,计算为599.20×4—4=2392.80Da。
该数值与生物素—多肽1(Mw=2243.56Da)和生物素—多肽2(Mw=2393.86Da)的理论分子量一致。
实施例8 类风湿关节炎抗体的体外检测
使用ELISA方法检测类风湿关节炎患者的血清中自身免疫抗体,具体的实验步骤可以参见US6,858,438中关于ELISA检测的相应部分。
其基本原理是:多肽(抗原)包被在酶标板表面,将稀释后的待检血清/血浆和对照物加入反应板孔中,如果被检血清/血浆中存在抗CCP抗体,经温育后,则血清/血浆中特异性抗体与反应板孔中的CCP抗原多肽结合,形成固相抗原-抗体复合物,洗去未结合的血清/血浆中其它成分,加入酶标记的抗人IgG抗体,温育,固相CCP抗原(多肽)结合的抗CCP抗体再与酶标记的抗人IgG抗体结合,洗去未结合的酶标记抗体成分,加入酶底物,并被催化成为有色产物,最后加入终止液终止反应。根据试剂盒内的对照物,可对抗CCP抗体进行定量或定性测定。
本发明所述的抗人IgG抗体为HRP标记的兔抗人IgG抗体采购于武汉博士德生物工程有限公司(货号:BA1070)。其具体配制方式为,取20μL储存液,加800ml抗体稀释液作1:40000稀释,混匀,分装标准小瓶,每瓶15ml,2~8℃下保存。抗体稀释液购自Pierce公司(货号:37552)。
HRP标记的抗人IgG抗体底物A配制:称取柠檬酸17.9g和Na2HPO4·122O 4.67g溶解于400ml去离子水中,然后缓慢加入30%H2O2330μL,搅拌均匀后,加水至500ml,2~8℃下保存。
HRP标记的抗人IgG抗体底物B配制:称取四甲基联苯氨(tetramethylbenzidine,TMB)0.1g于100ml去离子水中,加入二甲基亚砜(DMSO)2.5ml,在搅拌的同时,缓慢加入0.5ml 6M HCl,直至完全溶解,最后加水至500ml,2~8℃下保存。
HRP标记的抗人IgG抗体底物反应终止液的配制:分别量取55ml98%H2SO4和去离子水445ml,然后将浓硫酸缓慢加入到去离子水中,混匀,2~8℃下保存。
酶标仪测定波长设定在450nm,30分钟内测定各孔OD450值。
将实施例1中合成的两种环形多肽分别与类风湿关节炎患者血清进行实验。
多肽1敏感性=真阳性/(真阳性+假阴性)=107/147=72.79%
多肽2敏感性=真阳性/(真阳性+假阴性)=103/147=70.01%
将实施例1中合成的两种环形多肽分别与非类风湿关节炎患者血清进行实验。
多肽1专一性=真阴性/(真阴性+假阳性)=151/156=96.79%
多肽1专一性=真阴性/(真阴性+假阳性)=149/156=95.51%
实施例9 生物素标记多肽用于类风湿关节炎抗体的体外检测
加有0.05%(v/v)Tween-20的pH7.4磷酸缓冲盐溶液(PBST)稀释链霉亲和素,使其浓度为5μg/ml。然后加入到酶标板各孔中,4℃过夜,取出酶标板,去除包被液,用pH7.4的PBST溶液洗2次,然后加入PBST稀释的生物素标记的多肽,室温孵育1小时(在脱色摇床上混匀),洗板,备用。
将稀释后的待检血清/血浆和对照物加入反应板孔中,如果被检血清/血浆中存在抗CCP抗体,经温育后,则血清/血浆中特异性抗体与反应板孔中的CCP抗原多肽结合,形成固相抗原-抗体复合物,洗去未结合的血清/血浆中其它成分,加入酶标记的抗人IgG抗体,温育,固相CCP抗原(多肽)结合的抗CCP抗体再与酶标记的抗人IgG抗体结合,洗去未结合的酶标记抗体成分,加入酶底物,并被催化成为有色产物,最后加入终止液终止反应。根据试剂盒内的对照物,可对抗CCP抗体进行定量或定性测定。
后续操作及所用试剂与实施例8记载相一致。
将使用实施例1和4中公开的方法合成的两种环形生物素—多肽(生物素—多肽1和生物素—多肽2)分别与类风湿关节炎患者血清进行实验。
多肽1敏感性=真阳性/(真阳性+假阴性)=47/61=77.0%
多肽2敏感性=真阳性/(真阳性+假阴性)=43/61=70.5%
将使用实施例1和4中公开的方法合成的两种环形生物素—多肽分别与非类风湿关节炎患者血清进行实验。
多肽1专一性=真阴性/(真阴性+假阳性)=91/95=95.8%
多肽1专一性=真阴性/(真阴性+假阳性)=94/95=98.9%
序列表
<110>上海荣盛生物药业有限公司
<120>与免疫抗体相结合的多肽及其应用
<130>0811448
<160>261
<170>PatentIn version 3.3
<210>SEQ ID No 1
<211>17
<212>PRT
<213>人工合成
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<223>Xaa为瓜氨酸
<400>261
Claims (7)
1.一种类风湿关节炎抗体体外检测的多肽,其特征在于氨基酸序列如下:
His-Gln-Cys-His-Gln-Phe-Arg-Phe-Cit-Gly-Cit-Ser-Arg-Ala-Ala-Cys-Gly,其上第三位和第十六位Cys通过巯基形成二硫键,而使多肽成环状结构;或
His-Gln-Cys-Ala-Arg-Phe-Gln-Met-Arg-His-Cit-Arg-Leu-Ile-Arg-Cys-Gly,其上第三位和第十六位Cys通过巯基形成二硫键,而使多肽成环状结构。
2.如权利要求1所述的类风湿关节炎抗体体外检测的多肽,其特征在于能与类风湿关节炎免疫抗体结合,形成抗原-抗体复合物。
3.如权利要求1所述的类风湿关节炎抗体体外检测的多肽,其特征在于所述的多肽结合有生物素标记。
4.如权利要求1所述的类风湿关节炎抗体体外检测的多肽,其特征在于所述的多肽N末端结合有生物素标记。
5.如权利要求3所述的类风湿关节炎抗体体外检测的多肽,其特征在于所述的结合有生物素的多肽与亲和素或链霉亲和素非共价结合。
6.如权利要求1-5之一所述的类风湿关节炎抗体体外检测的多肽,其特征在于所述的多肽与HLA-DR相结合形成HLA-DR-多肽复合物。
7.如权利要求1-5之一所述的类风湿关节炎抗体体外检测的多肽,其特征在于所述的多肽在类风湿关节炎自身免疫抗体体外ELISA检测中的应用。
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SCHELLEKENS GA.,et al..THE DIAGNOSTIC PROPERTIES OF RHEUMATOID ARTHRITIS ANTIBODIES RECOGNIZING A CYCLIC CITRULLINATED PEPTIDE.《ARTHRITIS & * |
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