CN109206519A

CN109206519A - 一种抗尿素酶b亚单位的纳米抗体及核酸分子和应用

Info

Publication number: CN109206519A
Application number: CN201811112448.7A
Authority: CN
Inventors: 陈波; 罗紫豪
Original assignee: Chengdu Apak Biotechnology Co Ltd
Current assignee: Chengdu Apak Biotechnology Co Ltd
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2019-01-15
Anticipated expiration: 2038-09-21
Also published as: CN109206519B

Abstract

本发明公开了一种抗尿素酶B亚单位的纳米抗体及核酸分子和应用，涉及纳米抗体技术领域。本发明公开的抗尿素酶B亚单位的纳米抗体的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示，该纳米抗体具有与尿素酶B亚单位特异性结合的活性，可以用于检测幽门螺旋杆菌与抑制幽门螺旋杆菌的活性；此外该纳米抗体还具有分子量小、亲和力高、结构和性能稳定等特点。

Description

一种抗尿素酶B亚单位的纳米抗体及核酸分子和应用

技术领域

本发明涉及纳米抗体技术领域，具体而言，涉及一种抗尿素酶B亚单位的纳米抗体及核酸分子和应用。

背景技术

幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,Hp)是一种全世界范围的人类感染病原菌，感染者达到世界人口的一半以上。Hp与慢性胃炎、消化性溃疡、胃粘膜相关淋巴组织淋巴瘤(MALT)和胃癌等多种疾病相关，对人类健康构成严重危害。世界卫生组织已将其列为一类致癌因子。1998年，日本学者Watanadbe等首先报道Hp感染的蒙古沙鼠可致胃癌发生，为Hp感染能诱发胃癌提供了直接证据。药物治疗Hp根除率低，费用昂贵，而且不能有效阻止Hp的再感染，耐药菌株的增加也使药物治疗Hp面临越来越复杂的难题。疫苗是控制感染性疾病最为经济有效的办法，通过疫苗刺激机体产生不同于自然感染导致的特异性免疫应答，可以达到预防或者治疗Hp感染的目的。

尿素酶占地总蛋白的5％-10％，含量最为丰富，能够水解代谢尿素，释放氨中和胃酸，使细菌增强抵抗胃部强酸，穿过胃粘液层到达粘膜表面；能够激活单核吞噬细胞和刺激炎性细胞因子的产生，在体外试验中对人胃上皮细胞仍具有毒性作用。尿素酶对Hp在胃内的寄生和致病都起重要作用，是定植因子又是毒力因子，是Hp疫苗研究中一种重要的蛋白质。尿素酶分子量为550KD左右，其单体由A、B两个亚单位组成，呈六聚体。A、B两个亚单位的分子量分别为30KD和66KD左右，在尿素酶中比例为1:1。尿素酶活性在Hp感染中具有重要作用，缺失尿素酶活性的Hp在动物模型中不能导致感染，中和尿素酶活性的抗体可能在抵抗Hp定植中起关键作用。尿素酶抗体，尤其是能够中和尿素酶活性的抗体，才在抵抗Hp感染中发挥着主要作用。

羊驼血清中存在的一种天然缺失轻链的抗体，即重链抗体(heavy-chainantibody，hcAb)。单域重链抗体(single domain antibody，sdAb)是指仅由重链抗体可变区(Variable region)组成的基因工程抗体，又称为VHH抗体(variable domain of heavychain of heavy-chain antibody，VHH antibody)或纳米抗体(Nanobody，Nb)。与传统抗体相比，单域抗体具有分子量小，抗逆性强，在强酸条件下仍具有高活性，因此非常适合中和胃中的尿素酶，从而抑制幽门螺旋杆菌。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗尿素酶B亚单位的纳米抗体。

本发明的另一目的在于提供一种分离的核酸分子。

本发明的另一目的在于提供一种载体。

本发明的另一目的在于提供一种宿主细胞。

本发明的另一目的在于提供一种制备上述纳米抗体的方法。

本发明的另一目的在于提供一种试剂盒。

本发明的另一目的在于提供上述的纳米抗体的应用。

本发明是这样实现的：

本发明的一方面涉及一种抗尿素酶B亚单位的纳米抗体，其氨基酸序列如SEQ IDNO.1所示。

进一步地，在本发明的一些实施方案中，本发明的纳米抗体的氨基酸序列并不限于SEQ ID NO.1所示的序列，其还可以是在SEQ ID NO.1所示的序列上经过一个或多个氨基酸残基的替换和/或删除得到的，且具有与SEQ ID NO.1相同生物活性例如与尿素酶B亚单位特异性结合的活性或者是活性加强或者活性减弱的衍生序列。这类衍生序列也属于本发明的保护范围。

本发明的另一方面涉及一种分离的核酸分子，该核酸分子编码上述的抗尿素酶B亚单位的纳米抗体。

进一步地，在本发明的一些实施方案中，所述核酸分子的核苷酸序列如SEQ IDNO.2所示。

对本领域技术人员而言，根据密码子的简并性，容易在上述核苷酸序列的基础进行一个或多个核苷酸的替换，得到相应的衍生序列，以使编码出本发明提供的SEQ ID NO.1所示的纳米抗体。因此，在上述核苷酸序列的基础进行一个或多个核苷酸的替换，得到相应的编码出本发明提供的纳米抗体的衍生的核苷酸序列也属于本发明的保护范围。

本发明的另一方面涉及一种载体，其含有上述的分离的核酸分子。

进一步地，在本发明的一些实施方案中，上述载体包括但不限于克隆载体和表达载体。

本发明的另一方面涉及一种宿主细胞，其含有上述的载体。

本发明的另一方面涉及一种偶联物，该偶联物含有上述的抗尿素酶B亚单位的纳米抗体以及偶联部。

偶联部的具体类别，均可以根据使用需求进行选择。进一步地，在本发明的一些实施方案中，上述偶联部包括但不限于放射性同位素、荧光物质、发光物质、有色物质、多聚物例如琼脂糖、聚乙二醇等、活性多肽、蛋白、核素，核酸，小分子毒素、受体或配体等。

本发明的另一方面涉及一种制备上述的抗尿素酶B亚单位的纳米抗体的方法，其包括：培养上述的宿主细胞。

进一步地，在本发明的一些实施方案中，上述方法还包括：从细胞培养物中纯化得到上述抗尿素酶B亚单位的纳米抗体。

在本发明公开了抗尿素酶B亚单位的纳米抗体的氨基酸序列的前提下，本领域技术人员容易通过基因工程技术、化学合成等方法得到本发明的抗尿素酶B亚单位纳米抗体，其相应的制备方法均属于本发明的保护范围。

本发明的另一方面涉及一种检测幽门螺杆菌的试剂盒，其包括上述的抗尿素酶B亚单位的纳米抗体，或者上述的偶联物。

本发明的另一方面涉及一种抗幽门螺杆菌感染的药物，其包括上述的抗尿素酶B亚单位的纳米抗体，以及医药学上可接受的载体。

本发明的再一方面涉及上述的抗尿素酶B亚单位的纳米抗体在制备抗幽门螺杆菌感染药物中的应用。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的抗尿素酶B亚单位的纳米抗体具有与尿素酶B亚单位特异性结合的活性，并中和尿素酶B亚单位的活性，可以用于检测幽门螺杆菌，也可用于作用抗幽门螺杆菌干扰的药物；此外该纳米抗体还具有分子量小、亲和力高、结构和性能稳定等特点。能够耐受胃部酸性环境，不易被胃蛋白酶降解等苛刻条件。且该抗体制备成本低廉，能大大降低抗体生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1中的洗脱液的电泳结果。

图2为本发明实施例1中ELISA检测纳米抗体的特异性结果。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

抗尿素酶B亚单位的纳米抗体的筛选

1免疫：

取健康成年羊驼，将尿素酶的B亚单位与佐剂混合后，采取背部皮内、皮下多点注射的方式进行免疫，免疫程序如表1所示，第三次加强免疫后第七天，采集羊驼外周血，用于构建噬菌体展示文库。

表1羊驼免疫程序

	初次免疫	加强免疫1	加强免疫2	加强免疫3
					免疫时间	0	第28天	第49天	第70天
免疫剂量	1mg	0.5mg	0.25mg	0.25mg
					佐剂	弗氏完全佐剂	弗氏不完全佐剂	弗氏不完全佐剂	弗氏不完全佐剂
免疫方式	皮下、皮内免疫	皮下免疫	皮下免疫	皮下免疫

2羊驼淋巴细胞分离：

在15mL离心管中加入6mL淋巴细胞分离液，再加入等体积的全血样品，800g常温离心20min；

小心吸取中间层悬浮的白细胞至一新的离心管中，加入2倍体积的PBS,800g,常温离心15min；

小心弃上清，加入红细胞裂解液，裂解红细胞；450g常温离心15min，去上清并计数，按10⁷个淋巴细胞加入2mL Trizol充分裂解，备用。

3总RNA提取：

向上述裂解液中加入1/5体积的氯仿，剧烈震荡20s充分乳化，冰上静止10min；4℃，12000g离心10min，取上清转移至另一新鲜离心管中；

加入等体积的异丙醇，充分混匀后冰上静止10min；4℃12000g离心10min，弃上清，加入75％的乙醇，充分混匀；

4℃，12000g离心10min，去上清；室温干燥5min，加入适量RNase-free水溶解沉淀，待RAN沉淀完全溶解后于-80℃保存。

4 cDNA合成：

反转录体系如下：

步骤1：按如下表中体系配制反应液

混匀后，65℃保温5min，迅速冰浴；

步骤2：按如下表中体系配制cDNA反应液：

步骤1反应液	10μL
		10×RT Buffer	2μL
25mM MgCl<sub>2</sub>	4μL
		0.1M DTT	2μL
RNaseOUT	1μL
		SuperScript III RT	1μL

混匀后，按如下条件反转录：25℃ 10min；50℃，50min；85℃，5min；离心后每管加入1μL RNase H 37℃，20min。

5抗体基因扩增

巢氏第一轮PCR体系如下：

AlpVh-LD的序列如下:CTTGGTGGTCCTGGCTGC；

CH2-R的序列如下:GGTACGTGCTGTTGAACTGTTCC。

反应程序：94℃，5min；98℃10s，50℃ 15s，72℃ 1min，共30循环；反应结束后，凝胶电泳，割胶回收700bp左右的目的片段。

巢氏第二轮PCR体系如下

94℃，5min；98℃10s，57℃ 15s，72℃45s，共30循环。

AlpVh-F1序列(5’-3’)如下:

CATGCCATGACTGTGGCCCAGGCGGCCCAGKTGCAGCTCGTGGAGTC；

AlpVHH-R1序列(5’-3’)如下:

CATGCCATGACTCGCGGCCGGCCTGGCCATGGGGGTCTTCGCTGTGGTGCG；

AlpVHH-R2的序列如下：

CATGCCATGACTCGCGGCCGGCCTGGCCGTCTTGTGGTTTTGGTGTCTTGGG。

6文库构建：

6.1载体和目的片段酶切

目的片段双酶切体系(160μL体系)如下：

目的片段	15ug
		SfiI酶	5μL
ddH<sub>2</sub>O	4μL
		cutsmart	10μL
Total	160μL

50℃酶切过夜。

载体双酶切体系(160μL)如下：

pcomb3XSS	50μL(25μg)
		sfiI酶	5μL
ddH<sub>2</sub>O	90μL
		cutsmart	8μL

6.2载体与目的片段的连接

50μL连接体系如下：

16℃连接过夜，加入5μL(1/10量)的3M CH₃COONa(pH 5.2)和125μL(2.5倍量)的冷无水乙醇，-20℃静置30-60min，12000g离心回收沉淀，用70％的冷乙醇清洗沉淀，室温干燥，溶于15μL去离子水中。

7电转化：

(1)将感受态细胞100μL置于冰上融化，加入1μL连接产物轻轻混匀，冰上放置30min；

(2)将上述混合液转入0.2cm的电击杯中，调节电击参数：电压为2.5kV，电场强度为2.5kV/cm，电击转化；

(3)立即向电击杯中加入1mL SOC培养基，悬浮细胞，37℃180r/min培养1h进行细胞复苏；

(4)将复苏培养物10倍梯度稀释后均匀涂布于SOB-AG平板，37℃倒置培养过夜。

8抗尿素酶B亚单位纳米抗体亲和淘选：

1)将尿素酶B亚单位用PBS稀释至终浓度为10μg/mL，按100μL/孔加入酶标孔中，4℃包被12h；

2)弃包被液，PBS洗涤3次，每孔加入300μL 3％BSA-PBS封闭液，37℃封闭2h；

3)PBS洗涤6次，加入100μL噬菌体文库，噬菌体数量约为2×10¹¹cfu，37℃孵育2h；

4)吸出未结合的噬菌体，用PBST洗涤5次，PBS洗涤10次；

5)加入100μL Gly-HCl洗脱液，37℃孵育8min，洗脱特异性结合的噬菌体；将该洗脱液转移至一无菌离心管中，迅速用50μL Tris-HCl中和缓冲液中和；

7)取10μL进行梯度稀释，测定滴度，计算淘选回收率，其余洗脱物混合后进行扩增和纯化，用于下一轮亲和淘选。

8)将文库扩增结果进行下一轮淘选，改变淘选条件，每一轮淘选条件如表2。

表2亲和淘选条件

9特异性噬菌体克隆的鉴定：

1)从第三轮淘选洗脱物滴度的平板上(菌落数30～200个)，用灭菌牙签随机挑取48个单克隆接种于1mL 2×YT-GA中，进行扩增。

2)将尿素酶B亚单位稀释至2μg/mL，按100μL/孔加入酶标孔中，4℃包被12h；

3)弃包被液，PBST洗涤3次，每孔加入300μL 3％脱脂牛奶，37℃封闭2h；

4)PBST洗涤3次，加入100μL/孔的培养上清，37℃，孵育1h；

5)PBST洗涤5次，加入辣根过氧化物酶标记的抗M13抗体(用3％脱脂牛奶，按1:5000稀释)，100μL/孔，37℃作用1h；

6)PBST洗板6次。加入TMB显色液显色，100μL/孔，37℃，5min，加入终止液终止反应，50μL/孔，于450nm下测光密度。OD₄₅₀大于1.0的为阳性克隆。

7)挑取阳性克隆测序，基因序列如SEQ ID NO.2所示，编码的纳米抗体的氨基序列如SEQ ID NO.1所示。

10抗尿素酶B亚单位的纳米抗体表达纯化：

(1)将筛选到的SEQ ID NO.2的序列亚克隆至pet-25b(+)载体上，酶切位点为NcoI和Not I。将重组质粒VHH-pET25b⁺转化大肠杆菌Rosetta DE3表达菌株中，挑取单克隆菌株接种于4mL LB-Amp培养基，37℃250rpm培养4～5h；

(2)按照1％(V/V)接种于100mL LB-Amp-0.2％Glu培养基(用500mL摇瓶)，37℃250rpm培养至OD600约0.5；

(3)加入终浓度0.1mM IPTG，30℃220rpm诱导过夜；

(4)(圆底离心管)12000rpm离心10min，弃上清，收集菌体，-20℃保存备用；

(5)取上述菌，加结合Buffer(50mM NaH₂PO₄，300mM NaCl)重悬；每100mL菌液用30mL结合Buffer；

(6)超声破碎菌体；超声条件为：25～35min、超声5s间隔7s、功率35％；

(7)12000rpm 4℃离心20min，取上清，过0.45μm滤膜以用于纯化。

11抗尿素酶B亚单位纳米抗体的纯化：

(1)纯化过程中使用到的所有试剂均需要提前过0.45μm滤膜，以防柱子发生堵塞；

(2)加8～10个柱体积超纯水清洗Ni柱；

(3)加8～10个柱体积结合Buffer(50mM NaH₂PO₄+500mM NaCl)平衡柱子；

(4)将过膜后的样品加入到Ni柱中，收集流出液；

(5)加8～10个柱体积结合Buffer平和柱子；

(6)依次用含50mM，100mM，250mM和500mM咪唑的结合Buffer洗脱纳米抗体，其中，各咪唑浓度的洗脱体积依次为5mL、4mL、4mL和6mL；收集洗脱液。电泳，结果见图1。图中，M：蛋白marker，泳道1：纯化的纳米抗体。可以看出，该纳米抗体的分子量与预测大小相符。

(7)加5mL 500mM咪唑溶液彻底清洗柱子；

(8)加8～10个柱体积结合Buffer清洗(平衡)Ni柱；

(9)8～10柱体积超纯水清洗Ni柱；

(10)20％乙醇保存柱子。

12ELISA检测上述纳米抗体的特异性，结果见图2，图中：UreB尿素酶B亚单位，BSA：牛血血清白蛋白OVA：卵清蛋白，可见本发明得到的纳米抗体能够特异结合UreB尿素酶B亚单位。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

SEQUENCE LISTING

<110> 成都阿帕克生物科技有限公司

<120> 一种抗尿素酶B亚单位的纳米抗体及核酸分子和应用

<160> 2

<170> PatentIn version 3.5

<210> 1

<211> 117

<212> PRT

<213> 人工序列

<400> 1

Gln Leu Gln Leu Val Glu Ser Gly Gly Gly Leu Val Gln Ala Gly Asp

1 5 10 15

Ser Leu Arg Leu Ser Cys Ala Ala Ser Gly Ser Thr Phe Arg Ile Tyr

20 25 30

Thr Met Gly Trp Phe Arg Gln Ala Pro Gly Lys Lys Glu Arg Glu Phe

35 40 45

Val Ala Ala Ile Ser Arg Asn Gly Gly Thr Pro Thr Tyr Ala Asp Ser

50 55 60

Val Lys Gly Arg Phe Thr Ile Ser Arg Asp Asn Ala Lys Asn Thr Leu

65 70 75 80

Tyr Leu Gln Met Asn Ser Leu Lys Pro Glu Asp Thr Ala Val Tyr Tyr

85 90 95

Cys Ser Ala Arg Thr Phe Phe Arg Asp Tyr Trp Gly Gln Gly Thr Gln

100 105 110

Val Thr Val Ser Ser

115

<210> 2

<211> 351

<212> DNA

<213> 人工序列

<400> 2

cagctgcagc tggttgaatc tggtggtggt ctggttcagg ctggtgactc tctgcgtctg 60

tcttgcgctg cttctggttc taccttccgt atctacacca tgggttggtt ccgtcaggct 120

ccgggtaaaa aagaacgtga attcgttgct gctatctctc gtaacggtgg taccccgacc 180

tacgctgact ctgttaaagg tcgtttcacc atctctcgtg acaacgctaa aaacaccctg 240

tacctgcaga tgaactctct gaaaccggaa gacaccgctg tttactactg ctctgctcgt 300

accttcttcc gtgactactg gggtcagggt acccaggtta ccgtttcttc t 351

Claims

1.一种抗尿素酶B亚单位的纳米抗体，其特征在于，其氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

2.一种分离的核酸分子，其特征在于，所述核酸分子编码权利要求1所述的抗尿素酶B亚单位的纳米抗体。

3.根据权利要求2所述的分离的核酸分子，其特征在于，所述核酸分子的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。

4.一种载体，其特征在于，其含有权利要求2或3所述的分离的核酸分子。

5.一种宿主细胞，其特征在于，其含有权利要求4所述的载体。

6.一种偶联物，其特征在于，其含有权利要求1所述的抗尿素酶B亚单位的纳米抗体以及偶联部。

7.一种制备权利要求1所述的抗尿素酶B亚单位的纳米抗体的方法，其特征在于，其包括：培养权利要求5所述的宿主细胞。

8.一种检测幽门螺杆菌的试剂盒，其特征在于，其包括权利要求1所述的抗尿素酶B亚单位的纳米抗体，或者权利要求6所述的偶联物。

9.一种抗幽门螺杆菌感染的药物，其特征在于，其包括权利要求1所述的抗尿素酶B亚单位的纳米抗体，以及医药学上可接受的载体。

10.权利要求1所述的抗尿素酶B亚单位的纳米抗体在制备抗幽门螺杆菌感染药物中的应用。