CN108409859A - 针对人釉原蛋白肽的单克隆抗体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种针对人釉原蛋白肽的单克隆抗体的制备方法,包括以下步骤:人工合成全长人釉原蛋白基因hAm,构建含有hAm的重组原核表达质粒pET28a‑SUMO‑hAm,将重组质粒转化表达菌株E.coli.BL21,诱导表达融合蛋白His‑SUMO‑rhAm,通过镍柱亲和层析纯化融合蛋白后酶切去除标签得到rhAm。用纯化后rhAm免疫动物6周龄小鼠,筛选出阳性小鼠取脾细胞进行细胞融合,建立杂交瘤细胞,杂交瘤细胞的筛选及克隆化,最后鉴定单克隆抗体并建立杂交瘤细胞系H10G1。本发明首次从合成人釉原蛋白的编码序列,通过原核表达质粒在大肠杆菌中成功表达的融合蛋白,人工合成的重组人釉原蛋白可以通过镍柱亲和层析纯化,将蛋白免疫小鼠后成功筛选出能生产单克隆抗体的骨髓瘤细胞株,稳定的获得大量单克隆抗体。

Description

针对人釉原蛋白肽的单克隆抗体的制备方法
技术领域
本发明涉及医学领域,尤其涉及针对人釉原蛋白肽的单克隆抗体的制备方法。
背景技术
釉基质蛋白(Enamel matrix proteins,EMPs)是牙齿发育到钟状期,内釉上皮细胞分化来的成釉细胞合成并分泌的细胞外基质蛋白。釉原蛋白(Amelogenin,Am)是EMPs中最主要的成分,占90%以上,由成釉细胞中Am基因指导合成的一组分子量为5~27kD的蛋白和多肽。70年代提出EMPs参与牙根发育、牙周组织形成,并能诱导无细胞牙骨质形成,目前EMPs是唯一经临床验证能诱导实现完全牙周组织再生的生物活性蛋白,Am则是其中的主要活性成分。目前广泛应用于牙周再生的基础研究和临床应用的EMPs均为提取的猪釉基质蛋白,其主要的成分是分子量为20kD、13kD、11kD的Am。
由于提取EMPs的来源受限,只能是动物牙胚的发育期牙釉质,因此商品化的一直未在国内上市。迄今为止我国尚无用于牙周再生的临床药物,用于基础及临床研究的蛋白制品依赖进口或由各实验室自行提取,缺乏统一标准。
Am是由成釉细胞中Am基因指导表达的一组蛋白和多肽。人有两个Am基因,一个定位于X染色体p22.1-p22.3区域,另一个在Y染色体q11处。逆转录PCR证实主要的转录本来自于X染色体,Y染色体上的釉原蛋白基因仅占总转录本的10%。人的Am基因至少包括7个外显子,存在至少有9种选择剪切的方式,最常见的全长人Am是由X染色体上Am基因指导翻译的175个氨基酸残基组成的Mr1.96×104蛋白,是本研究表达合成的重组蛋白。
目前市售的针对Am的抗体均为多克隆抗体,未见针对明确区段的单克隆抗体。作为细胞外基质蛋白的Am,从分泌后即开始经历一系列细胞外酶解,因而在牙齿发育的不同阶段不同部位,Am的各组分不尽相同,这给研究和定位带来许多困难。
目前唯一的EMPs市售商品——的有效成分是从猪牙胚组织中提取的Am的衍生物。其完全依赖进口,售价昂贵,用于基础研究和临床治疗所需成本较高。
提取的猪来源的EMPs是几种Am的混合成分,受提取效率及组分比例的差异对蛋白功能影响较大;其次提取的猪EMPs是异源性蛋白,可能存在免疫原性的问题。
目前针对Am的抗体均为多克隆抗体,尚未见有人工合成的单一组分的人全Am,也缺乏针对特定区段的单克隆抗体。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本发明提供了一种针对人釉原蛋白肽的单克隆抗体的制备方法。证实单一组分的人全长Am可以诱导完全的牙周组织再生。重组蛋白的有效成分单一,解决了提取效率及组分稳定性影响蛋白功能的问题;用人的基因表达产物代替猪牙胚提取物,解决了异种动物源蛋白的安全性问题,克服了提取猪EMPs的缺陷,为基于Am的临床药物开发打下基础,填补目前我国牙周生物制药领域亟需解决的空白。
本发明提供了一种针对人釉原蛋白肽的单克隆抗体的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:通过Genebank获得全长人釉原蛋白的cDNA编码序列,筛选该序列中不存在而在质粒pET28a(+)中存在克隆位点的内切酶将目的基因克隆入载体;
步骤二:合成所述的全长人釉原蛋白基因,合成的全长人釉原蛋白基因上下游分别携带BamHI和XhoI酶切位点,通过双酶切将所述的全长人釉原蛋白基因插入改造后的载体质粒pET28a-SUMO;
步骤三:将所述的质粒pET28a-SUMO-hAm送测序鉴定,将经鉴定的质粒pET28a-SUMO-hAm转化表达菌株E.coli.BL21感受态细胞,得到克隆表达菌株;
步骤四:将所述的克隆表达菌株接种到含有卡那霉素的液体LB培养基中,活化过夜,按20%接种37℃培养2h,OD600值达0.6时,诱导,将细菌沉淀,冰上重悬,加入溶菌酶超声破菌,离心,取上清;
步骤五:将所述的上清用滤器过滤后上镍柱,反复洗涤镍柱去除未结合的杂蛋白,加入蛋白酶,22℃消化过夜,收集蛋白rhAM;
步骤六:将所述的rhAm分三次免疫6周龄BALB/C小鼠,取已免疫小鼠的脾细胞与SP2/0细胞株进行细胞融合,对细胞上清中抗体进行ELISA检测筛选阳性杂交瘤细胞,利用有限稀释法将阳性杂交瘤细胞克隆化,同时对所产生的单克隆抗体进行特征分析及纯度鉴定,获得稳定的杂交瘤细胞株H10G1;
步骤七:将杂交瘤细胞株H10G1再接种到小鼠腹腔内,得到的腹水采用proteinA/G亲和柱纯化后测定效价,得到所述的针对人釉原蛋白肽的单克隆抗体。
较佳地,步骤四中,所述的卡那霉素浓度为50μg/ml。
较佳地,诱导剂采用IPTG。
较佳地,冰上重悬采用10倍体积的TBS。
较佳地,蛋白酶为SUMO蛋白酶。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
(1)根据研究目的的需要,首次从合成人釉原蛋白的编码序列,通过原核表达质粒在大肠杆菌中成功表达的融合蛋白,人工合成的重组人釉原蛋白可以通过镍柱亲和层析纯化,将蛋白免疫小鼠后成功筛选出能生产单克隆抗体的骨髓瘤细胞株,能够稳定的获得大量单克隆抗体。
(2)该发明所得的克隆表达菌株可长期保存,并随时大量复制,能够较为方便快捷的合成重组人釉原蛋白,为将来釉原蛋白的商品化提供了可能。
(3)该发明所得的骨髓瘤细胞株可长期保存、大量复制,能够稳定生产大量针对人釉原蛋白的单克隆抗体,可以用于将来抗体的商品化生产。
附图说明:
图1为本发明实施例中质粒pET28a-SUMO图谱;
图2为本发明实施例中rhAm纯化后SDA-PAGE电泳图;
图3.为rhAm纯化后Werstern Blot鉴定图。
图4为细胞株H10G1来源抗体WB检测图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步地说明,以更好地理解本发明。
I、重组原核表达质粒PET28a-SUMO-hAm的构建
hAm基因的碱基序列(Gen-Bank Accession No.M86932)如下,其中1~68位包含有5’帽结构、5’非翻译区及启动子等结构,69~117位编码信号肽,117~644位为cDNA序列,编码由175个氨基酸残基构成的人X染色体的全长Am,645~793位为3’非翻译区,不包括PolyA尾。
根据hAm的cDNA序列,结合原核表达载体pET-28a(+)的多克隆位点和阅读框图谱,上下游分别选用BamHI、XhoI内切酶,将目的基因插入载体质粒。由上海旭冠生物科技发展有限公司根据编码序列进行全基因合成,经测序验证无误的基因片段命名为hAm。PCR扩增带有酶切位点的hAm片段。引物序列如下:Am-BamHI:5’-actggatccatgcctctaccacctcatcctg-3’;Am-XhoI:5’-tacctcgagttaatccacttcctcccgcttg-3’。PCR产物通过小量胶回收试剂盒纯化目的基因hAm。
原核表达载体质粒pET28a-SUMO由质粒pET28a(+)改建而来,即在原质粒N端的His-tag后插入SUMO片段,并将其命名为pET28a-SUMO。普通质粒小提试剂盒抽提质粒备用。质粒图谱如图1所示。
用内切酶BamHI和XhoI对目的片段hAm及载体质粒pET28a-SUMO进行双酶切,回收的双酶切产物用T4DNA ligase在14℃(12℃~16℃)连接过夜。连接产物转化E.coli Top10感受态细胞,挑选单克隆菌落通过PCR初步筛选后,送上海英骏生物技术有限公司进行测序检验,用DNA star软件对插入片段与标准序列进行比对,验证起始密码及终止密码。
结果:
对经PCR、双酶切初步筛选的重组质粒进行测序鉴定,证实重组质粒编码的hAm基因序列与文献报道(Gen-Bank Accession No.M86932)一致,片段两端连接位点、起始密码及终止密码均准确无误。由其指导翻译的蛋白质的氨基酸序列与预期完全一致,第一个甲硫氨酸前面的泛素特异性蛋白酶(ulp蛋白酶)的酶切位点准确无误。
II、重组人釉原蛋白的表达、纯化和鉴定
将经鉴定的重组质粒pET28a-SUMO-hAm和载体质粒pET28a-SUMO分别转化表达菌株E.coli BL21(DE3)感受态细胞,得到重组表达菌株和空白对照菌株。随机挑取5个单克隆和1个空白菌株接种到含50μg/ml卡那霉素的LB液体培养基中,加入IPTG诱导培养,表达产物用10%~15%的SDS-PAGE胶进行电泳检测。
根据电泳结果选取1个表达菌株接种活化后加入IPTG诱导培养,离心收菌体,加入溶菌酶于冰上超声破菌,上清用0.45μm滤器过滤,通过镍柱亲和层析纯化重组蛋白,加入SUMO蛋白酶,22℃消化过夜,收集蛋白rhAm,采用SDS-PAGE电泳和Western blotting鉴定纯化产物。rhAm纯化后SDA-PAGE电泳图如图2所示,M:低分子量蛋白标准;1:融合蛋白His-SUMO-rhAm;2,3:目标蛋白rhAm。rhAm纯化后Werstern Blot鉴定如图3所示,1,2:山羊抗人Am C-19多克隆抗体;3,4:兔抗人Am FL-191多克隆抗体.。
结果:
本研究所用的载体质粒带有小泛素相关修饰分子(small ubiquitin-relatedmodifier,SUMO)序列,可表达20kD的SUMO蛋白。SDS-PAGE电泳显示,空白对照菌株诱导后在约20KD处多出一明显的新生蛋白带,与SUMO蛋白基本一致。重组菌株诱导后的样品在Mr45,000处可见一明显的新生蛋白带,其电泳分子量与预期基本吻合。全长hAm的理论分子量是20kD,但在各文献电泳分析中均为25kD,因此本研究中诱导表达产物分子量约为45kD。
BL21/pET28a-SUMO-hAm表达产物经Ni-NTA琼脂糖胶纯化后,得到约45kD的纯化产物,经酶切去除His-SUMO标签后,在电泳图上显示为单一条带,说明目标蛋白得到较高程度的纯化,纯化产物分子量为25kD的单一条带。
纯化产物经Westen-blot验证可与特异性抗人釉原蛋白多克隆抗体发生亲和反应,证实其为hAm。C-19抗体是针对hAm的C末端的抗体,结果表明表达纯化产物为完整的全长hAm。
III、单克隆抗体及杂交瘤细胞系的建立及鉴定
选择6周龄雌性BALB/C小鼠,分三次将纯化的rhAm注射入小鼠腹腔进行免疫,第45天ELISA检测小鼠血清。取已免疫小鼠的脾细胞与SP2/0细胞株进行细胞融合,对细胞上清中抗体进行ELISA检测筛选阳性杂交瘤细胞,利用有限稀释法将阳性杂交瘤细胞克隆化,同时对所产生的单克隆抗体进行特征分析及纯度鉴定,获得稳定的杂交瘤细胞株H10G1。将杂交瘤细胞株H10G1再接种到小鼠腹腔内,得到的腹水采用protein A/G亲和柱纯化后测定效价,分装后冻干保存。通过Western Blot确定抗体针对的区段。细胞株H10G1来源抗体WB检测如图4所示。
(1)使用改造后的PET28系列质粒,使所表达的融合蛋白带有签到序列SUMO。SUMO蛋白是类泛素蛋白家族的重要成员之一,为大多数真核细胞生存所必需,正是利用SUMO融合系统能提高目的蛋白的表达量并大大增加其可溶性的优势,达到在非变性条件下纯化rhAm175的目的。(2)SUMO蛋白酶具有很高的活性和特异性,可以将His-SUMO标签切除后通过亲和层析去除。与其他蛋白酶切割的原理不同,SUMO蛋白酶识别的是空间结构而不是一级结构,以避免对靶蛋白的非特异性切割。(3)利用纯化后的rhAm免疫小鼠,获得的稳定生产单克隆抗体的细胞株,避免多克隆抗体获取时需免疫大量动物后纯化。
(2)根据研究目的的需要,首次从合成人釉原蛋白的编码序列,通过原核表达质粒在大肠杆菌中成功表达的融合蛋白,人工合成的重组人釉原蛋白可以通过镍柱亲和层析纯化,将蛋白免疫小鼠后成功筛选出能生产单克隆抗体的骨髓瘤细胞株,能够稳定的获得大量单克隆抗体。
(3)该发明所得的克隆表达菌株可长期保存,并随时大量复制,能够较为方便快捷的合成重组人釉原蛋白,为将来釉原蛋白的商品化提供了可能。
(4)该发明所得的骨髓瘤细胞株可长期保存、大量复制,能够稳定生产大量针对人釉原蛋白的单克隆抗体,可以用于将来抗体的商品化生产。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述,但其只是作为范例,本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言,任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此,在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改,都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种针对人釉原蛋白肽的单克隆抗体的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:通过Genebank获得全长人釉原蛋白的cDNA编码序列,筛选该序列中不存在而在质粒pET28a(+)中存在克隆位点的内切酶将目的基因克隆入载体;
步骤二:合成所述的全长人釉原蛋白基因,合成的全长人釉原蛋白基因上下游分别携带BamHI和XhoI酶切位点,通过双酶切将所述的全长人釉原蛋白基因插入改造后的载体质粒pET28a-SUMO;
步骤三:将所述的质粒pET28a-SUMO-hAm送测序鉴定,将经鉴定的质粒pET28a-SUMO-hAm转化表达菌株E.coli.BL21感受态细胞,得到克隆表达菌株;
步骤四:将所述的克隆表达菌株接种到含有卡那霉素的液体LB培养基中,活化过夜,按20%接种37℃培养2h,OD600值达0.6时,诱导,将细菌沉淀,冰上重悬,加入溶菌酶超声破菌,离心,取上清;
步骤五:将所述的上清用滤器过滤后上镍柱,反复洗涤镍柱去除未结合的杂蛋白,加入蛋白酶,22℃消化过夜,收集蛋白rhAM;
步骤六:将所述的rhAm分三次免疫6周龄BALB/C小鼠,取已免疫小鼠的脾细胞与SP2/0细胞株进行细胞融合,对细胞上清中抗体进行ELISA检测筛选阳性杂交瘤细胞,利用有限稀释法将阳性杂交瘤细胞克隆化,同时对所产生的单克隆抗体进行特征分析及纯度鉴定,获得稳定的杂交瘤细胞株H10G1;
步骤七:将杂交瘤细胞株H10G1再接种到小鼠腹腔内,得到的腹水采用proteinA/G亲和柱纯化后测定效价,得到所述的针对人釉原蛋白肽的单克隆抗体。
2.根据权利要求1所述的针对人釉原蛋白肽的单克隆抗体的制备方法,其特征在于,步骤四中,所述的卡那霉素浓度为50μg/ml。
3.根据权利要求1所述的针对人釉原蛋白肽的单克隆抗体的制备方法,其特征在于,步骤四中,诱导剂采用IPTG。
4.根据权利要求1所述的针对人釉原蛋白肽的单克隆抗体的制备方法,其特征在于,步骤四中,冰上重悬采用10倍体积的TBS。
5.根据权利要求1所述的针对人釉原蛋白肽的单克隆抗体的制备方法,其特征在于,步骤五中,蛋白酶为SUMO蛋白酶。
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