CN105403702A - 用于检测曲霉菌的锝99标记抗曲霉单抗及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于检测曲霉菌的锝99标记抗曲霉单抗及其制备和应用。所述的锝99标记抗曲霉单克隆抗体,其特征在于,通过双功能联接剂NHS-MAG3与鼠抗曲霉菌的单克隆抗体Mab-WF-AF-1和99mTcO4 -联接得到。所述的锝99标记抗曲霉单克隆抗体可用于定性和/或定量检测肺内曲霉菌孢子。
Description
技术领域
本发明涉及一种锝99标记抗曲霉单克隆抗体Mab-WF-AF-1,可用于肺内曲霉菌的检测。
背景技术
目前检测曲霉菌主要以形态学为基础的镜检、培养及组织病理学检查等技术为金标准,但是这些技术存在阳性率低,耗时长,易被污染、侵入性检查及难以鉴别种属等缺点。血清学和分子生物学方法是目前真菌感染检测领域新兴的技术。血清学检查主要包括抗原抗体检测、代谢产物检测两大类。由于侵袭性曲霉菌感染多伴免疫功能受损,机体可能并不能有效的免疫应答产生抗体,故临床上主要是抗原检测,如半乳甘露聚糖(GM)试验以及1,3-β-D葡聚糖(G)试验检测侵袭性曲霉菌感染,但存在敏感性和特异性低等问题。分子生物学检测主要是以PCR检测为基础的检测体系。虽然基于PCR技术的检测方法灵敏度和特异度均比较理想,但其缺点在于污染问题和假阳性结果的出现,以及尚无标准化操作规程、仪器设备要求较高、难以避免的交叉反应,检测的敏感性和特异性报道不一等,这些问题限制了其在临床中的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的用于检测曲霉菌的锝99标记抗曲霉单抗及其制备和应用,为临床提供早期、特异检测曲霉菌感染的方法,从而区分细菌感染和无菌炎症,确定感染发生部位,为及早进行有效治疗提供有力帮助,有利于临床医生针对具体感染和炎症发生情况合理用药,避免抗生素滥用,减轻病人的痛苦和经济负担。
为了达到上述目的,本发明提供了一种用于检测曲霉菌的锝99标记抗曲霉单抗,其特征在于,通过双功能联接剂NHS-MAG3与鼠抗曲霉菌的单克隆抗体Mab-WF-AF-1和99mTcO4 -联接得到。
本发明还提供了上述的用于检测曲霉菌的锝99标记抗曲霉单抗的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将鼠抗曲霉菌的单克隆抗体Mab-WF-AF-1溶于HEPES缓冲液中,加入双功能联接剂NHS-MAG3,双功能联接剂NHS-MAG3的NHS基团与所述的单克隆抗体Mab-WF-AF-1上的氨基基团的摩尔比为5~20∶1,混匀后室温反应1小时以上,或4℃反应过夜,得到偶联物溶液;
将所得的偶联物溶液转移到微量超滤离心柱中,离心去除游离NHS-MAG3,加入醋酸铵溶液,再加入酒石酸缓冲液,加入99mTcO4 -,震荡后加入SnCl2溶液,摇匀后静置反应1小时以上,完成标记,得到用于检测曲霉菌的锝99标记抗曲霉单抗。
优选地,所述的醋酸铵溶液和酒石酸缓冲液的体积比为2~4∶1。
优选地,所述的99mTcO4 -的加入量为每10ug鼠抗曲霉菌的单克隆抗体Mab-WF-AF-1加入不大于74MBq的99mTcO4 -。
优选地,所述的SnCl2溶液的浓度为1mg/ml,每37MBq的99mTcO4 -对应加入4ul的SnCl2溶液。
本发明还提供了上述的用于检测曲霉菌的锝99标记抗曲霉单抗在制备定性和/或定量检测肺内曲霉菌孢子的试剂中的应用。
所述的定性和/或定量检测肺内曲霉菌孢子的试剂为检测烟曲霉菌显像剂。
本发明的原理如下:
在分子医学领域,单克隆抗体是特殊的抗体分子,特定的单克隆抗体对特定抗原有特异性,即所谓的“生物导弹”。Mab-WF-AF1就是商业化的鼠抗曲霉菌的单克隆抗体,它由烟曲霉菌胞壁提取物免疫小鼠制备而成。该抗体特异性识别曲霉菌属,如烟曲霉、黑曲霉、黄曲霉,与曲霉菌胞壁及隔膜强烈反应,对菌丝的胞质反应相对较弱。此抗体特异性较强,与常见的念珠菌属,镰刀菌属,毛霉菌属,毛癣菌属,沃尔夫被孢霉及其他真菌生物等没有交叉反应。该抗体在应用免疫组化技术检测曲霉菌感染中有可靠的诊断效果。抗体敏感性较好,检测侵袭性曲霉感染中有较高的应用价值。本发明推断,利用该抗体特异性检测肺内曲霉菌有一定意义。
常用于标记单克隆抗体的放射性核素为放射性碘和锝(99mTc)。99mTc可以直接由99Mo-99mTc发生器获得,99mTc具有很理想的核物理性质:半衰期6.02h,且为单光子发射,γ射线能量为141keV,用mCi级的量即可对病人进行SPECT显像,显像分辨率高,病人所受辐射剂量小,加之来源方便,价格低廉,是理想的体内显像用放射性核素。间接标记方法是通过双功能鳌合剂将蛋白与放射性同位素连接,常用的双功能联接剂有:HYNIC、NHS-MAG3、DTPA等。
本发明采用发表在natureprotocols上的间接标记方法,通过双功能联接剂NHS-MAG3,用99mTc标记抗烟曲霉菌单抗Mab-WF-AF-1从而制备显像剂,利用抗体和抗原的免疫结合,特异定位到一定抗原的组织上进行显像。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明成功制备了针对曲霉菌的标记物,标记物具备较高的标记率,体外稳定性良好,标记后的抗体仍然保持较高的免疫活性可以特异的与曲霉菌孢子结合。动物体内生物分布及显像表明,标记物不仅可以检测出肺内烟曲霉菌孢子,而且可用于疾病严重性的评估。本发明采用放射性核素示踪技术检测肺内的曲霉菌,与目前的检测技术相比具有灵敏度高,特异性强,方法简便,无创伤,准确性好等优势。
附图说明
图1为锝99m标记的抗曲霉单克隆抗体Mab-WF-AF-1在PBS和血清中的稳定性图;
图2为锝99m标记的抗曲霉单克隆抗体Mab-WF-AF-1与烟曲霉菌孢子在各个孵育时间的结合率图;
图3为锝99m标记的抗曲霉单克隆抗体Mab-WF-AF-1在体外与烟曲霉菌孢子、白假丝酵母菌、金黄色葡萄菌孵育1h的结合率图;
图4为与过量未标记蛋白孵育1h后锝99m标记的抗曲霉单克隆抗体Mab-WF-AF-1与烟曲霉菌孢子的结合率图;
图5为肺内滴注的烟曲霉菌孢子数量与锝99m标记的抗曲霉单克隆抗体Mab-WF-AF-1肺内浓聚的相关性图;
图6为锝99m标记的抗曲霉单克隆抗体Mab-WF-AF-1在小鼠体内4h显像图。
具体实施方式
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。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,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。
实施例1
一种用于检测烟曲霉菌(Af)的锝99标记抗曲霉单抗,通过双功能联接剂NHS-MAG3与鼠抗曲霉菌的单克隆抗体Mab-WF-AF-1和99mTcO4 -联接得到。
(1)用于检测烟曲霉菌的锝99标记抗曲霉单抗的制备:
将鼠抗曲霉菌的单克隆抗体Mab-WF-AF-1(购自AbDSerotec公司,MCA2576)置于millipore超滤离心管中,离心去除叠氮化钠后,取10ug所得的蛋白溶于50ul0.3MHEPES缓冲液(pH=8-8.5)中,加入双功能联接剂NHS-MAG3(按照WangY,LiuX,HnatowichDJ.AnimprovedsynthesisofNHS-MAG3forconjugationandradiolabelingofbiomoleculeswith(99m)Tcatroomtemperature.NatProtoc2007;2(4):972-978.中记载的方法合成),双功能联接剂NHS-MAG3的NHS基团与所述的单克隆抗体Mab-WF-AF-1上的氨基基团的摩尔比为5∶1,混匀后室温反应1小时,得到偶联物溶液。
将所得的偶联物溶液转移到millipore的微量超滤离心柱中,加入0.25mol/L醋酸铵加满离心柱,采用离心机在4℃,10000rpm的条件下离心5min,离心后弃下管液体,去除游离NHS-MAG3,重复一次,最后用0.25mol/L醋酸铵将终体积调到60ul。
上述溶液中加入20微升50mg/ml酒石酸缓冲液(pH=8),加入(74MBq的新鲜淋洗的99mTcO4 -(由99Mo-99mTc发生器获得),震荡后加入8ulSnCl2溶液(通过将5微克SnCl2溶于0.01MHcl制成,SnCl2的浓度为1mg/ml),摇匀后静置反应1小时,完成标记,得到标记物(用于检测曲霉菌的锝99标记抗曲霉单抗)。
(2)标记率检测:
用薄层层析法检测标记率和放化纯度。将步骤(1)所制备的标记物点样在whatman3MM滤纸上,以丙酮为展开剂,用放射性薄层扫描仪进行扫描计算标记率和放化纯度。
薄层层析法测定标记率,原点为标记物,前沿为游离锝,99mTc胶体含量很少,在原点,可以忽略。60分钟时标记率达到98.2±0.7%。由于标记效率达到95%以上,不需要进一步纯化。
(3)稳定性实验:
将步骤(1)所制备的标记物在室温下加入到0.1mol/L的PBS液以及血清中分别孵育10小时,用薄层层析法测定其放射化学纯度。(结果见图1)稳定性实验表明99mTc标记Mab-WF-AF-1在PBS和血清中保持较好的稳定性。
(4)体外实验:
制备的标记物是否还能够与烟曲霉菌孢子特异结合,是其是否能够作为检测烟曲霉菌显像剂的关键。本部分实验从体外对标记物活性进行鉴定,包括体外结合实验和体外竞争抑制实验。体外结合实验选择临床比较常见的病原微生物,白假丝酵母菌、金黄色葡萄球菌进行对照研究。体外竞争抑制实验是基于标记抗体和未标记抗体具有同样的免疫活性,他们可同时与抗原特异结合,从而相互竞争抑制,该部分是为了进一步证实抗体经锝99标记后依然保持良好的免疫活性,可与烟曲霉菌孢子特异结合。
4.1、体外结合实验:
烟曲霉菌菌株(烟曲霉标准株,CCCCMIDA1,购自中国微生物菌种保藏管理委员会医学真菌中心(南京))接种于PDA培养基上,37℃培养3天,用含0.1%的吐温20的生理盐水10ml冲洗培养基,收集菌液,用8层无菌纱布过滤以除去菌丝,血球计数板上计数,生理盐水调整孢子悬液浓度为1x107cfu/ml,保存于4度冰箱备用。
取1ml,1x107cfu/ml的烟曲霉菌孢子悬液,加入10ul采用步骤(1)所述的制备方法所制备的标记物(含0.1ug蛋白)。4℃下,振荡反应10min、30min、1h、2h、4h、6h,6000rpm离心10min,弃上层溶液,然后用0.9%的Nacl溶液洗三次,γ计数器检测各管沉淀物的放射性计数,计算结合率。每个时间点3个复管。
实验结果如图2所示,标记物与Af孢子混合后迅速结合,在1h左右达到峰值,之后随时间的延长略有下降,但基本稳定在9%以上。
4.2对比试验:取1ml,1x107cfu/ml的临床分离的金黄色葡萄菌和白假丝酵母菌悬液,与10微升采用步骤(1)所述的制备方法所制备的标记物(含0.1ug蛋白)4℃反应1小时,如上方法计算结合率。两种菌各3复管。
如图3所示,标记物与金葡菌、白假丝酵母菌的结合率显著低于其与烟曲霉菌孢子的结合率,P<0.05。
4.3竞争抑制实验:取3个复管,每管取1ml,1x107cfu/ml的烟曲霉菌孢子(来源同步骤4.1),加入50倍过量的未标记蛋白(即鼠抗曲霉菌的单克隆抗体Mab-WF-AF-1)。4℃下,振荡反应1小时;继续加入10ul采用步骤(1)所述的制备方法所制备的标记物(含0.1ug蛋白,约1,000,000CPM计数),孵育1h,如上检测各管放射性计数,计算结合率。
实验结果如图4所示,加入过量的未标记抗体与烟曲霉菌孢子孵育1h后,再加入的标记产物与烟曲霉菌孢子的结合率明显受到抑制(P<0.05)。进一步证实了标记抗体仍然保持良好的免疫活性。
(5)生物分布实验:
该部分实验内容为观察标记物在健康小鼠和气管滴注烟曲霉菌孢子的小鼠体内的生物分布特点。同时考察给予不同浓度孢子的小鼠肺内放射性是否有差异。
雌性昆明小鼠分成两组:一组为气管滴注10ul烟曲霉菌孢子(5x109cfu/ml,来源同步骤4.1)的小鼠(实验组),一组为健康正常小鼠(滴注10ul生理盐水)作为对照。气管滴注孢子2h后,两组小鼠均尾静脉注射采用步骤(1)所述的制备方法所制备的标记物(每只注射3.7MBq),注射后40min、2、4、7h眼球采血处死小鼠,取心脏、肺、肝、脾、肾、胃、小肠,各器官称重后测放射性计数,经衰变校正后计算每克组织百分注射剂量率(%ID/g)。生物分布结果如表1所示,实验组肺ID/g与对照组比值,由2h的1.95,4h的2.25到7h的3.09,综合考虑肺内差异,标记物的稳定性,锝的半衰期及显像的实际意义,4h为最佳。所以选择在4h时观测肺内孢子数量与肺内放射性的关系。
为检测肺内放射性差异是否与滴注孢子数量有关,另设置两个浓度的Af孢子,气管滴注1x109cfu/ml,2.5x1010cfu/ml的孢子,注射标记物后4h处死并取脏器,主要观测肺内放射性差异。实验结果如图5所示,研究发现,肺内孢子数量与标记物的摄取正相关,R2=0.882。
表1:锝99m标记的抗曲霉单克隆抗体Mab-WF-AF-1在对照小鼠(上栏)和气管滴注烟曲霉菌孢子小鼠(下栏)的生物分布结果:
(6)锝99标记的抗曲霉单克隆抗体Mab-WF-AF-1的显像研究
在前面体内外实验已经证实标记物在体外可以特异性的与烟曲霉菌孢子结合并且在动物体内有较好的生物学分布特点的研究基础上,再通过显像研究,观察标记物在实验动物体内检测烟曲霉菌孢子的能力。
4只小鼠分别气管滴注10ul的生理盐水(对照)、2x108、1x109、5x109cfu/ml的Af孢子悬液,滴注1h后,尾静脉注射采用步骤(1)所述的制备方法所制备的标记物(每只注射18.5MBq),异氟烷吸入麻醉小鼠并仰卧位固定于木板上,在配有低能高分辨率平行孔准直器的双探头的SPECT仪器进行平面显像,采集40min、2h、4h、7h的显像图片。能峰为140kev,窗宽为15%,矩阵为1024x1024。显像图上勾画感兴趣区域,以气管滴注Af孢子的肺与对照组肺的比值作为T/NT。
4h的显像结果表明有Af孢子的肺内放射性浓聚明显比对照组高。肺内孢子2x106、1x107、5x107cfu的相应T/NT值是1.61、1.66和1.69。实验结果如图6所示,可见显像结果与生物分布结果一致,标记物不仅可以检测出肺内烟曲霉菌孢子,而且可用于疾病严重性的评估。
Claims (7)
1.一种用于检测曲霉菌的锝99标记抗曲霉单抗,其特征在于,通过双功能联接剂NHS-MAG3与鼠抗曲霉菌的单克隆抗体Mab-WF-AF-1和99mTcO4 -联接得到。
2.权利要求1所述的用于检测曲霉菌的锝99标记抗曲霉单抗的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将鼠抗曲霉菌的单克隆抗体Mab-WF-AF-1溶于HEPES缓冲液中,加入双功能联接剂NHS-MAG3,双功能联接剂NHS-MAG3的NHS基团与所述的单克隆抗体Mab-WF-AF-1上的氨基基团的摩尔比为5~20∶1,混匀后室温反应1小时以上,或4℃反应过夜,得到偶联物溶液;将所得的偶联物溶液转移到微量超滤离心柱中,离心去除游离NHS-MAG3,加入醋酸铵溶液,再加入酒石酸缓冲液,加入99mTcO4 -,震荡后加入SnCl2溶液,摇匀后静置反应1小时以上,完成标记,得到锝99标记抗曲霉单克隆抗体。
3.如权利要求2所述的用于检测曲霉菌的锝99标记抗曲霉单抗的制备方法,其特征在于,所述的醋酸铵溶液和酒石酸缓冲液的体积比为2~4∶1。
4.如权利要求2所述的用于检测曲霉菌的锝99标记抗曲霉单抗的制备方法,其特征在于,所述的99mTcO4 -的加入量为每10ug鼠抗曲霉菌的单克隆抗体Mab-WF-AF-1加入不大于2mCi的99mTcO4 -。
5.如权利要求2所述的用于检测曲霉菌的锝99标记抗曲霉单抗的制备方法,其特征在于,所述的SnCl2溶液的浓度为1mg/ml,每37MBq的99mTcO4 -对应加入4ul的SnCl2溶液。
6.权利要求1所述的用于检测曲霉菌的锝99标记抗曲霉单抗在制备定性和/或定量检测肺内曲霉菌孢子的试剂中的应用。
7.如权利要求6所述的用于检测曲霉菌的锝99标记抗曲霉单抗在制备定性和/或定量检测肺内曲霉菌孢子的试剂中的应用,其特征在于,所述的定性和/或定量检测肺内曲霉菌孢子的试剂为检测烟曲霉菌显像剂。
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