CN109867724B - 一种fgfr抗体及其在脊髓损伤治疗中的用途 - Google Patents

一种fgfr抗体及其在脊髓损伤治疗中的用途 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供一种FGFR抗体及其在脊髓损伤治疗中的用途,所述FGFR抗体经由抗FGFR噬菌体抗体库筛选而获得,其能够特异性结合FGFR3,并且能够促进神经元的再生,对脊髓损伤后神经元起到了保护作用,能用于脊髓损伤的治疗或辅助治疗,为脊髓损伤患者的治疗提供了一种有效途径。

Description

一种FGFR抗体及其在脊髓损伤治疗中的用途
技术领域
本发明属于抗体领域,特别涉及一种FGFR抗体及其在脊髓损伤治疗中的用途。
背景技术
脊髓损伤(SCI)是一种会导致严重后果的创伤,其神经功能恢复十分有限,最初的机械性损伤能迅速导致脊髓损伤中心不可逆转的原发性损害,破坏神经元及神经胶质,且随后迟发的二次损伤具有更大的破坏性,二次损伤可表现为神经元及胶质细胞的凋亡、血-脊髓屏障的通透性增加及复杂的神经炎症反应。目前对脊髓损伤缺乏切实有效的治疗手段。
成纤维细胞生长因子受体(FGFRs)属于受体酪氨酸蛋白激酶(RTK)家族,它们通过与成纤维细胞生长因子(FGFs)结合后发挥生物学功能。目前研究最多的主要是FGFR1-4,其中FGFR3在发育中的中枢神经系统中广泛表达,研究表明FGFR3和中枢神经系统发育密切相关,其能够调控多种神经元的分化,在脊髓少突胶质细胞的前体细胞、脊髓的运动神经元中亦可观察到FGFR3的表达。现有技术还表明成纤维细胞生长因子受体的配体,即成纤维细胞生长因子对神经元及神经干细胞的生长具有营养支持作用、可通过抑制细胞内质网应激诱导的细胞凋亡而促进脊髓损伤的再生修复。
由于FGFs是小分子多肽,其存在容易变性或容易被蛋白酶降解的缺陷,导致其活性半衰期短,容易失活而不利于其临床应用。因此,有必要提供能够替代FGFs结合FGFRs并能够激活FGFRs的稳定的多肽。
基于上述认知,本发明为了提供一种能够用于治疗或辅助治疗脊髓损伤的方法,利用FGFR噬菌体抗体库筛选获得了能够特异性结合FGFR3的抗体,其能够促进神经元的再生,对脊髓损伤后神经元起到了保护作用。
发明内容
为解决现有技术中对脊髓损伤缺乏切实有效的治疗手段的现状,本发明提供了一种FGFR抗体,其能够特异性结合FGFR,更优选地是其能够特异性结合FGFR3。
进一步地,所述FGFR抗体的轻链CDR1如SEQ ID NO:1所示、CDR2如SEQ ID NO:2所示、CDR3如SEQ ID NO:3所示,和/或,所述FGFR抗体的重链CDR1如SEQ ID NO:4所示、CDR2如SEQ ID NO:5所示、CDR3如SEQ ID NO:6所示。
进一步地,所述FGFR抗体的轻链如SEQ ID NO:7所示,和/或所述FGFR抗体的重链如SEQ ID NO:8所示。
本发明还提供一种利用FGFR抗体在制备治疗或辅助治疗脊髓损伤药物中的应用。
进一步地,所述FGFR抗体能够特异性结合FGFR3。
进一步地,所述FGFR抗体的轻链CDR1如SEQ ID NO:1所示、CDR2如SEQ ID NO:2所示、CDR3如SEQ ID NO:3所示,和/或,所述FGFR抗体的重链CDR1如SEQ ID NO:4所示、CDR2如SEQ ID NO:5所示、CDR3如SEQ ID NO:6所示。
进一步地,所述FGFR抗体的轻链如SEQ ID NO:7所示,和/或所述FGFR抗体的重链如SEQ ID NO:8所示。
有益效果
本发明的FGFR抗体能够特异性结合FGFR3,并不受理论束缚地,其能够结合FGFR3并激活FGFR3相关通路,从而起到促进神经元再生,保护脊髓损伤后神经元的作用,能用于脊髓损伤的治疗或辅助治疗,为脊髓损伤患者的治疗提供了一种有效途径。
本发明为脊髓损伤等造成的神经损伤的治疗提供了一种替代思路,有潜在的临床价值。
附图说明
图1:免疫小鼠抗血清效价测定结果。
图2:免疫小鼠脾脏总RNA提取结果:泳道M代表Marker,泳道1和2代表小鼠1和2。
图3:噬菌体库淘选结果。
图4:基因工程单链抗体的ELISA测定结果。
图5:神经球分化情况,左图为对照组,右图为抗体A8组。
具体实施方式
在下文中更详细地描述了本发明以有助于对本发明的理解。
应当理解的是,在说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应当理解为具有在字典中限定的含义,而应理解为在以下原则的基础上具有与其在本发明上下文中的含义一致的含义:术语的概念可以适当地由发明人为了对本发明的最佳说明而限定。
下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件如Sambrook等人,分子克隆:实验室手册中所述的条件,或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1:FGFR胞外域的表达及纯化
依据GenBank中公布的FGFR3的基因序列(NM_001354810.1)由上海生工合成FGFR3基因的胞外域,合成的FGFR3基因胞外域的核苷酸序列如SEQ ID NO:9所示。
以合成的FGFR3基因胞外域核苷酸为扩增模板,以下述带有限制性内切酶酶切位点的引物对进行PCR扩增,所述引物序列如下:
正向引物:5’-CAGAAGCTTGAGTCCTTGGGGA-3’
反向引物:5’-CAATGGGCCCGTCGTGGTGGT-3’
分别利用Apa I和Hind III对扩增产物进行双酶切,回收获得酶切产物;用BamH I酶切质粒pYES2并钝化成平末端,再用Hind III酶切并与上述回收获得的酶切片段进行连接,连接产物用氯化钙法转化大肠杆菌DH5α。
对转化的大肠杆菌进行阳性克隆筛选鉴定,重组质粒由上海生工进行测序获得正确表达的阳性克隆。
将测序鉴定正确的重组质粒转入酵母NVScl细胞中,进而进行表达,具体操作可参见余瑛等(FGFR3胞外区在酵母中的表达,《重庆工学院学报(自然科学)》,第23卷第4期,第45-49页)。
表达的酵母切胶回收,用于后续的小鼠免疫以制备抗FGFR3抗体。
实施例2:抗FGFR噬菌体抗体库的构建
利用实施例1制备的FGFR3细胞外结构域蛋白免疫小鼠:
选取5只健康的Balb/c小鼠进行免疫,首次免疫时,将实施例1制备的FGFR3细胞外结构域蛋白与等体积的完全佐剂充分混合和乳化后进行小鼠皮下多点接种免疫,每只小鼠1ml,分8-10点接种,仔细观察小鼠有无不良的接种反应。同时,未进行免疫的小鼠作为对照,以后每隔两种采用抗原与不完全佐剂进行一次免疫接种,共接种4-5次。
免疫结束后的小鼠用于抗血清效价的ELISA测定,任取两只免疫小鼠和一只对照小鼠,用无菌针尖穿刺尾部静脉血管,吸取10-20μL的血液,室温静置三十分钟后以4000r/min转速离心三十分钟,吸取上清保存备用。用5μg/mL的纯化的FGFR3抗原包被96孔酶标板,经洗脱封闭后,加入PBS稀释的小鼠抗血清,以未免疫的小鼠的抗血清作为阴性对照,采用间接ELISA进行小鼠抗血清效价测定,结果如图1所示。与对照小鼠相比,免疫小鼠A和B的抗血清效价为16000,表明FGFR3胞外结构域蛋白作为抗原有效的激活了机体的免疫反应,并获得了较高效价的抗血清。
采用Trizol法对免疫小鼠进行脾脏总RNA提取,以提取的脾脏总RNA为模板,进行cDNA第一链的合成,RT-PCR反应体系如下:
5× RT-PCR Buffer 4μL
脾脏总RNA 2μL
Oligo-(dT)15primer 0.5μL
反转录酶 1μL
RNAase抑制剂 0.5μL
RNAase free water 补足至20μL;
RT-PCR反应条件为:94℃5min,42℃60min。
脾脏总RNA提取结果见图2,结果显示提取脾脏总RNA是成功的,可将其作为模板合成cDNA的第一链。
利用通用的抗体重链和轻链的引物分别扩增VH和VL基因,PCR反应体系如下:
PCR mixture 12.5μL
cDNA template 2.0μL
VH-F/VL-F primer 0.2μL
VH-R/VL-R primer 0.2μL
ddH2O 12.5μL
PCR反应条件:94℃5min;94℃30s,57℃30s,72℃30s,30cycles;72℃反应5min。琼脂糖凝胶电泳后切胶回收VH、VL DNA片段。
引物序列具体如下:
VH-F:
5’-GGATCCCTGCAGSAGTCWGGAYCTKAGCTGGTGAAG-3’
VL-F:5’-GGATCCTRTCTGCMTCTCCAGGGKAGATGSTC-3’
VH-R:5’-CTCGAGGGAGACGGTGACCGTGGTCCCTGC-3’
VL-R:5’-CTCGAGCTCCAGCTTGGTCCCAGCCAAGC-3’
用回收的VH和VL基因,与一定量的Linker DNA基因(选用常用的Linker DNA,其核苷酸序列为GGTGGAGGCGGTTCAGGCGGAGGTGGCTCTGGCGGTGGAGGATCG,编码的氨基酸序列为GGGGSGGGGSGGGGS)进行PCR重组,通过重叠延伸PCR扩增scFv基因,PCR反应体系如下:
PCR mixture 12.5μL
VH 1.0μL
VL 1.0μL
Linker DNA 0.3μL
Sfi l-scFv-F prlmer 0.2μL
Not I-scFv-R primer 0.2μL
ddH2O 12.5μL
PCR反应条件:在加上下游引物前,94℃5min;94℃45s,65℃30s,72℃2min,8cycles,加入PCR mixture,94℃5min;94℃45s,55℃30s,72℃455,30cycles。72℃5min。琼脂糖凝胶电泳后切胶回收scFv DNA片段。
将回收的scFV DNA片段双酶切后用于制备噬菌体抗体库,构建的噬菌体抗体库使用不同的梯度稀释,各取10μL涂布于表层琼脂糖的LB平板,计算得到噬菌体抗体库初始库容量约为1010
抗FGFR3单链抗体的淘选,用pH为9.6的蛋白包被液将纯化的FGFR3胞外域蛋白稀释成浓度为5μg/ml,进行96孔板包被,100μL/孔,于4℃环境中包被过夜;去除蛋白包被液,PBS洗涤3次,向孔中加入200μL/孔的PBSM封闭液,置于37℃封闭2h;弃去封闭液,向孔中加入已经制备好的噬菌体抗体库,100μL/孔,置于37℃反应2h;分别用PBST和PBS洗孔10次;向孔中加入Gly-HCl,利用其酸性条件洗脱与抗原结合的噬菌体,再用1mol/L Tris-HCl(pH8.0)中和Gly-HCl,立即取出上述洗脱中和的噬菌体进行TG1细胞侵染,以扩增噬菌体数目便于下一轮的淘选;照此方法进行连续6轮的富集淘选,从第三轮开始,每轮淘选得到的噬菌体各取10μL进行涂布。
结果显示,在第一轮、第二轮、第三轮和第三轮淘选后的库容量呈逐步上升趋势,在第四轮淘选后,淘选得到的噬菌体抗体库的库容量基本不发生变化,维持在106左右;表明在第四轮淘选后抗体库的噬菌体滴度保持在一定的水平,说明针对FGFR3的特异性抗体得到了有效富集。淘选结果可参见图3。
淘选得到基因工程单链抗体库后,从第三轮淘选后涂布的平板上随机挑取200个基因工程单链抗体的单菌落,分别接种于4mL含100miug/mL的氨苄青霉素的LB培养基中,于37℃振荡培养至OD600为0.4时,加入1∶100的辅助噬菌体M13KO7,37℃,200r/min培养三十分钟后加入终浓度为50μg/mL的卡那霉素,于37℃振荡培养过夜,利用PEG/NaCl进行噬菌体沉淀,制备的噬菌体抗体直接加入到FGFR3胞外结构域蛋白包被的96孔酶标板中,37℃反应2h后,用PBST和PBS各洗涤10次,200μL/孔,随后加入PBSM稀释好的抗M13 PIII蛋白的抗体,100μL/孔,37℃反应2h,经PBST和PBS洗脱后,再加入PBSM稀释的HRP-羊抗鼠IgG抗体,100μL/孔,37℃反应2h,经PBST和PBS洗脱后,加入TMB底物显色液进行显色,用2M的H2SO4终止反应,于OD450nm的波长下测定吸收值。ELSIA检测结果如图4所示,所噬菌体单克隆经第一轮的3次重复检测后,挑取20个ELISA反应较强的单克隆进行第二轮的复筛,实验重复3次,挑取了4个ELISA信号较强的单克隆,分别为A3,A8,C3,E7。而在这4个噬菌体抗体单克隆中,A3给出最强的ELISA检测信号。
实施例3:FGFR抗体促进神经元再生
为了验证实施例2获得的4个单克隆抗体是否能够促进神经元再生,进行了如下实验:
3.1神经干细胞的解剖分离
麻醉孕鼠,对其腹部皮肤进行消毒,取出子宫浸泡在盛有4℃预冷PBS的无菌培养皿中,无菌条件下冰下操作剥离子宫取出胎鼠,将其浸泡于盛有4℃预冷PBS培养基的无菌培养皿中;体式显微镜下仔细剥离含血管的硬脑膜及软脑膜,转移分离出的脑皮质至另一个盛有4℃预冷的PBS培养基的无菌培养皿中;用显微镊与显微剪将培养皿中的组织剪切成1立方毫米大小,收集至离心管中,离心弃去上清,加入5ml 0.1%胰酶及20单位/mL DnaseI,转移至35mm无菌培养皿,在37℃中细胞培养箱中消化30分钟;收集消化后液体至离心管总,静置2分钟以分离细胞悬液与未充分消化组织,吸取细胞悬液,使用100μm筛网过滤至含有PBS溶液的离心管中,1200转离心5分钟,弃去上清,沉淀重悬于20mL新鲜配制的无血清培养基;将细胞以1-2×105个/mL密度在37℃,5%CO2条件下进行传代培养,连续传代培养至形成规则的神经球。
将传代培养获得的神经球分为6组进行神经球分化测试分别测试空白对照组、100μg/mL bFGF对照组、分别添加100μg/mL A3,A8,C3,E7的四个实验组。所选用的培养基为DMEM/F12,在培养5天后,将上述6组神经球分别通过DAPE和β-tubulin荧光染色来确定神经球分化情况。
出乎意料地,结果显示,抗体A8具有促神经元再生功能,相较于bFGF,其能显著促进神经球分化为神经元,结果见图5。不受理论限制地,推测其至少通过结合FGFR3并激活FGFR3相关通路,从而起到促进神经元再生,保护脊髓损伤后神经元的作用。
实施例4:FGFR抗体促进脊髓损伤小鼠的恢复
脊髓损伤小鼠模型的制备
小鼠称重后氯胺酮、眯唑安定腹腔麻醉,待麻醉完全后,将小鼠固定于解剖板上,碘消毒后,于小鼠肩胛骨下缘约一横指处,在背部后正中作一长约2.5cm的纵行切口,切开皮肤及皮下组织,显露深筋膜;背部脂肪垫的下缘为中心,切开腰背筋膜及附着在棘突、椎板上的肌肉并向两侧分离,直至显露小关节突;定位准确后,用薄口持针器咬除T9棘突及全椎板,以脊髓为中心显露直径约2.8mm圆形区,在硬膜表面垫一弯曲度与脊髓表面一致的塑料垫片;以T8、T9相对区域为损伤区,后正中血管为中心,打击面积为2×3mm2:用直径2.4mm,重10g的圆柱状金属棒在细玻璃管的引导下从2.5cm高处垂直落下,打击垫片至脊髓急性挫伤,从L5、L6棘突间隙蛛网膜下腔留置导管,导管(PE-10聚乙烯管(内径0.28mm,外径0.61mm))向损伤侧蛛网膜下腔缓慢插入约4.0cm至T10-T11水平,导管妥善固定于L6棘突及皮下软组织,依次缝合胸、腰段组织及皮肤;术后次日起手工挤压膀胱帮助排尿,一日两次,并保持小鼠身体干燥,直到建立自主排尿反射,观察体重状况,自由摄食与饮水。
实验分组
将90只小鼠随机分为3组,即对照组:脊髓打击损伤埋管后,术后1周内隔天经蛛网膜下腔注入生理盐水20μL;bFGF组:脊髓打击损伤后于损伤即刻及术后10天内,隔天经蛛网膜下腔注入bFGF蛋白20μL(300μg/mL);抗体A8组:脊髓打击损伤后于损伤即刻及术后10天内,隔天经蛛网膜下腔注入抗体A820μL(300μg/mL)。
行为学评价
每组随机选取6只小鼠分别于术前、术后3d、1w、3w、8w进行斜板实验和BBB运动神经功能评分。
IP实验是将大鼠头朝左横放在改良的Rivlin斜板上,从水平位置起逐渐增大角度,以动物能够在板上停留5秒而不跌落的最大角度作为评分标准,重复3次取平均值。
BBB是指将动物置于7cm高,直径90cm的平坦不滑的塑胶模板上,观察4min,对动物后肢功能进行评分。
结果显示:脊髓损伤后,小鼠在短时间内双下肢的功能丧失,肌力降为零,膀胧出现尿储留,呈现出脊髓休克的表现。大约在3-6天左右,小鼠的下肢肌力开始逐渐恢复,抗体A8组虽比bFGF组恢复早,但在lw前的差别无统计学意义,3周时,各组实验动物行为功能的恢复幅度加大抗体A8组后肢大多能负重,并可用足背行走,而对照组只有关节的明显活动,抗体A8组PI评分和BBB评分均显著高于对照组。
在功能恢复后期约8周时,抗体A8组行为学评分值仍较对照组高,能负重行走且前后肢步态协调,脚掌着地或离地时后爪翻转(内翻或外翻),多用足底行走偶见足背行走;对照组动物虽可频繁甚至持续脚掌着地负重行走,但前后肢步态不协调。
即,结果表明,抗体A8组小鼠的后肢功能,无论是静态肌力还是动态活动都好于对照组,抗体A8的应用对小鼠后肢功能的恢复有一定的促进作用,其能够用于治疗或辅助治疗脊髓损伤。
实施例5:抗体A8的序列
将克隆A8送至上海生工解析其氨基酸序列,并分析其CDR,结果如下:抗体A8的轻链CDR1如SEQ ID NO:1所示、CDR2如SEQ ID NO:2所示、CDR3如SEQ ID NO:3所示,和/或,所述FGFR抗体的重链CDR1如SEQ ID NO:4所示、CDR2如SEQ ID NO:5所示、CDR3如SEQ ID NO:6所示。轻链可变区如SEQ ID NO:7所示,重链可变区如SEQ ID NO:8所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
序列表
<110> 温州医科大学
<120> 一种FGFR抗体及其在脊髓损伤中的用途
<141> 2019-04-18
<160> 9
<170> SIPOSequenceListing 1.0
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<213> 人工序列(Artificial Sequence)
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<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
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Ser Thr Gln His Glu Gln
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<212> PRT
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<211> 6
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<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 5
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<213> 人工序列(Artificial Sequence)
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<211> 120
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 8
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<211> 1005
<212> DNA
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gagtccttgg ggacggagca gcgcgtcgtg gggcgagcgg cagaagtccc gggcccagag 60
cccggccagc aggagcagtt ggtcttcggc agcggggatg ctgtggagct gagctgtccc 120
ccgcccgggg gtggtcccat ggggcccact gtctgggtca aggatggcac agggctggtg 180
ccctcggagc gtgtcctggt ggggccccag cggctgcagg tgctgaatgc ctcccacgag 240
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aattctattg ggttttctca tcactctgcg tggctggtgg tgctg 1005

Claims (6)

1.一种FGFR抗体,其特征在于:其能够特异性结合FGFR3,并且,所述FGFR抗体的轻链CDR1如SEQ ID NO:1所示、CDR2如SEQ ID NO:2所示、CDR3如SEQ ID NO:3所示,和,所述FGFR抗体的重链CDR1如SEQ ID NO:4所示、CDR2如SEQ ID NO:5所示、CDR3如SEQ ID NO:6所示。
2.根据权利要求1所述的FGFR抗体,其特征在于:所述抗体的轻链如SEQ ID NO:7所示,以及所述抗体的重链如SEQ ID NO:8所示。
3.权利要求1-2任一项所述抗体的编码核苷酸。
4.一种表达载体,其特征在于:其包括权利要求3所述的核苷酸。
5.权利要求1-2任一项所述的抗体在制备治疗或辅助治疗脊髓损伤药物中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于:所述药物还包括医学上可接受的载体。
CN201910316802.6A 2019-04-19 2019-04-19 一种fgfr抗体及其在脊髓损伤治疗中的用途 Active CN109867724B (zh)

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