CN110522906B - 多维、多价、前列腺癌特异性肿瘤抗原组装体的制备方法 - Google Patents

多维、多价、前列腺癌特异性肿瘤抗原组装体的制备方法 Download PDF

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Abstract

多维、多价、前列腺癌特异性肿瘤抗原组装体的制备方法。本发明以培养的牛结核分枝杆菌属(卡介苗BCG)菌体,经分离、精制、纯化后,获得的菌体蛋白为基础载体。其作用可充分调动和激发机体自身免疫系统的免疫应答反应。用纳米级高分子材料作为多重连接臂,利用其自身经修饰的结构官能团。以共价键或非共价键结合方式,连接菌体蛋白和特定的前列腺癌肿瘤抗原多肽基因片段。完成多维、多价立体构型的、桥式连接模式,制备具有生物安全性高、特异性抗原明确、自身致敏原性强等特点的,多维、多价、前列腺癌特异性肿瘤抗原组装体。本发明可用于前列腺癌特异性抗体制备;人用前列腺癌疫苗的精准研发和生产,具有良好的广泛应用前景。

Description

多维、多价、前列腺癌特异性肿瘤抗原组装体的制备方法
技术领域
本发明属于属于生物医药制备技术领域。
背景技术
前列腺癌是威胁老年男性生命安全的主要恶性癌症之一。在美国,前列腺癌是男性的第二大肿瘤杀手,随着中国生活水平的提高,我国的前列腺癌的发病率逐渐升高,目前居于世界第10位。前列腺癌的治疗方式为手术治疗、雄激素剥夺治疗(去势治疗)、主动监测等,然而经过一段时间的去势治疗后转化为激素非依懒性前列腺癌,造成患者的死亡。因此,目前我们需要寻找高效的前列腺癌的控制和治疗策略。
近几年,免疫治疗被认为是最有可能攻克肿瘤的途径之一。伴随着分子生物学技术手段的进步,免疫学也在快速的发展,FDA已批准多个免疫相关的药物上市,如PD-1的抗癌药Opdivo。2010年美国FDA批准Sipuleucel-T上市,该药是首个由美国FDA批准的用于治疗的肿瘤疫苗,用于去势抵抗性前列腺癌的治疗。该药由自体树突状细胞与融合蛋白PA2024体外共孵化获得,其中PA2024是一种由前列腺酸性磷酸酶(PAP)和粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)构建的融合蛋白。不过该药的效果并不是很理想,观察到患者中位生存期延长4个月,但是临床试验并没有显示出肿瘤缩小或疾病反应率的提升。由于PAP为分泌性蛋白,在前列腺癌细胞的表面分布相对较少,造成特异性活化的效应T细胞杀伤效率较低。随着二代测序技术的普及,多个在前列腺癌细胞中特异性高表达的膜蛋白相继发现,如PMSA、PSCA、STEAP1、FXYD3等,为前列腺癌的特异性免疫治疗提供了更多的靶点。
由于前列腺癌患者多为老年人且部分为冷肿瘤生长缓慢,侵袭性低,对于预期寿命较短的患者,采取积极有效的保守治疗不仅提高了患者的生存质量,还能为社会和家庭节约大量的医疗资金。肿瘤疫苗为前列腺癌的第二级预防和第三级预防提供了新的思路,通过前列腺癌肿瘤疫苗的使用达到延缓肿瘤发展的作用。
蛋白组装体技术属于高分子化学和超分子化学与生物的交叉领域。整体骨架以蛋白为基础,以人工设计和修饰的纳米级材料为连接臂,通过共价键或者非共价键的方式,连接两端的蛋白质和特异性标致多肽,使其形成具有一定空间构象和特异性抗原决定簇的组装体。卡介苗不仅作为预防结核病的疫苗,在膀胱癌的灌注治疗中也具有良好的反应性,后续研究表明由于卡介苗激活了免疫系统而发挥抗肿瘤的作用。对于其激活免疫系统有效亚成分的研究中发现,多种菌体蛋白发挥了重要作用。基于菌体蛋白,前列腺膜抗原的蛋白组装体为前列腺癌的预防和治疗,提供了一个新的思路和可行性的方案。
发明内容
本发明目的是解决使用前列腺特异性抗原肽引起的免疫杀伤低下,治疗效果不佳的问题,联合生物和高分子化学领域,提供一种多维、多价、前列腺癌特异性肿瘤抗原组装体的制备方法。
本发明的技术方案
多维、多价、前列腺癌特异性肿瘤抗原组装体的制备方法,以培养的牛结核分枝杆菌属即卡介苗BCG菌体经分离、精制、纯化后,获得的菌体蛋白为基础载体,以纳米级高分子材料为桥接连接体,在所述菌体蛋白上连接前列腺癌特异性肿瘤抗原多肽基因片段,构建成多维、多价、前列腺癌特异性肿瘤抗原组装体。
作为桥接连接体的纳米级高分子材料,为石墨烯、环糊精、葡聚糖、聚谷氨酸、海藻酸及其衍生物或壳聚糖;该高分子材料与菌体蛋白和前列腺癌特异性肿瘤抗原多肽基因片段的桥接方式;是以共价键或非共价键结合方式,进行有效和紧密的连接,并以多点、多维度、相同或不同的、多价的前列腺癌特异性肿瘤抗原多肽基因片段进行连接。
所述前列腺癌特异性肿瘤抗原多肽基因片段为:PSMA、PSCA、PAP或STEAP;采用基因合成方法获得前列腺癌特异性肿瘤抗原基因的多肽编码DNA片段,将该多肽编码DNA片段克隆到毕赤酵母分泌型表达载体,随后转入毕赤酵母,得到可高表达分泌型肿瘤标志抗原多肽基因片段的菌株;经高密度发酵,得到前列腺癌表面特异性肿瘤标志抗原多肽基因片段发酵液,经分离、得到前列腺癌特异性肿瘤抗原多肽,并具有与纳米高分子材料连接的能力。
本发明构建多维、多价、前列腺癌特异性肿瘤抗原组装体的制备方法,也可用于在仅改变特异性肿瘤标致物基础上,制备其它的特异性肿瘤抗原组装体,包括肺癌、乳腺癌、肝癌、膀胱癌特异性肿瘤抗原组装体。
本发明制备的多维、多价、前列腺癌特异性肿瘤抗原组装体,可用于前列腺癌抗体的制备、前列腺癌肿瘤疫苗的研发与生产。
本发明的优点和有益效果:
本发明使用具有免疫激活作用的BCG蛋白作为基础载体,使用降解可控的高分子连接臂连接多种前列腺癌特异性肿瘤抗原多肽,构建了多维、多价的前列腺癌疫苗,具有免疫刺激效果好,机体内降解慢,刺激时间长的优点,达到抑制和杀伤前列腺癌的效果。
附图说明
图1是组装体及其组成成分电泳。
图2是组装体体外诱导的T细胞杀伤。
图3是组装体体外诱导的细胞毒性T细胞的活化。
图4是组装体小鼠体内的肿瘤抑制。
图5是各组鼠体内细胞毒性T细胞的活化。
图6是各组鼠体内B细胞的活化。
具体实施方式
本发明提供了一种多维、多价前列腺癌特异性肿瘤抗原组装体(简称;组装体)的制备方法。具有生物安全性高、特异性抗原明确、自身致敏源性强,调动和激发机体自身免疫系统,产生对前列腺癌的免疫应答反应。可用于制备前列腺癌特异性抗体、前列腺癌肿瘤疫苗的研发与生产。
为验证本发明的技术效果,进行以下实验:
1.1实施例1:
1.材料与方法
1.1.1菌株:所用菌株来源于ATCC提供的牛结核分枝杆菌属(卡介苗,BCG;巴斯德株)(拥有ATCC授权并签有研发、使用协议)。
1.1.2培养基:购自sigma公司。
1.1.3纳米高分子材料:
壳聚糖、聚谷氨酸等;购自天津市中澳天元科技发展有限公司
1.1.4通用化学试剂:(1)EDS(乙二胺四乙酸)、NHSS(N-羟基硫代琥珀酸胺);(2)硫酸盐;(3)有机酸;(4)无机盐等;
均采购于天津市中澳天元科技发展有限公司。
1.1.5前列腺癌肿瘤标致物PSMA、PAP、STEAP1、ACPP蛋白编码序列,参照“NCBI”公布的标准,由天津“金唯智”公司合成。
1.1.6克隆用毕赤酵母菌株和质粒构建载体,由南开大学“国家微生物菌种保藏中心”赠与。
1.2方法
1.2.1菌体(卡介苗,BCG)蛋白提取
牛结核分枝杆菌属(卡介苗,BCG)菌体培养,采用常规标准的液体培养方法获得。获得的菌体经离心、收集破碎后,超速离心收集上清。冷冻干燥,得菌体蛋白,保存备用。
1.2.2前列腺癌肿瘤标致物多肽片段的制备
将合成的多肽DNA片段克隆到毕赤酵母载体上,随后转入高表达分泌型毕赤酵母中,经高密度液体发酵,获得发酵液。经分离、纯化,得到前列腺癌肿瘤标致物多肽。
1.2.3组装体制备
(1)壳聚糖—蛋白质的连接修饰:将壳聚糖分散于水中,使壳聚糖缓慢溶解,制成纳米级壳聚糖溶液。将分离、纯化后的BCG菌体蛋白,溶于PBS液中,调PH中性。加入EDS和NHSS,搅拌30分钟,充分溶解。再加入制备好的纳米级壳聚糖溶液。在20℃条件下连续搅拌反应48小时。反应完成后,将反应液装入透析袋,用超纯水连续透析5天,除去磷酸盐,调PH=6.8-7.2,使壳聚糖—蛋白质沉淀。超速离心收集沉淀。再用超纯水洗涤三次。所得洗液分散至超纯水中。调PH中性,使壳聚糖-蛋白质充分溶解。溶液储存于4℃条件,备用。
(2)肿瘤标致物多肽片段-肝素修饰
为了能使特异性前列腺癌肿瘤标致物多肽片段,能与蛋白质--壳聚糖紧密的充分连接,需将多肽片段做肝素修饰。将肝素溶解于PBS中,PH=7.2。加上EDS和NHSS搅拌1小时。加入多肽水溶液(纯水稀释)20℃条件下搅拌反应48小时。反应结束后,将反应液装入透析袋。用超纯水连续透析5天。离心、收集沉淀、冷冻干燥,得到修饰的多肽片段。
(3)取壳聚糖—蛋白质修饰溶液与按实际要求比例复溶后的多肽片段—肝素溶液,二者混合。20℃条件下,低速搅拌,调节PH值中性,搅拌反应2小时。反应结束即得到“组装体”溶液,4℃条件下储存备用。
1.2实施例2:
1.石墨烯氧化物(GO)修饰多肽的修饰合成:
取纳米氧化石墨烯(GO)制成的水溶液10mL,(1mg/mL),将EDS(5mg)和NHSS(4mg)加入到GO水溶液中,搅拌30min。然后加入各(PSMA、PSCA、PAP或STEAP)多肽水溶液3mL(1mg/mL),常温下搅拌反应48h。将反应液离心,弃去上层清液,所得沉淀用水洗涤三次,离心收集沉淀。将其在弱酸性水溶液中,低速搅拌72h,重新分散到10mL去离子水中,得到石墨烯氧化物(GO)修饰多肽储备液。并于4℃条件下保存。2、石墨烯氧化物(GO)—蛋白质的连接修饰:
取石墨烯氧化物(GO)修饰多肽储备液2mL,加入到经分离、纯化后的BCG菌体蛋白PBS液中(含2mg/8mL),调PH中性。加入EDS和NHSS,搅拌30分钟,充分溶解。调节PH=7.0,20℃条件下,低速搅拌,搅拌反应24小时。反应结束即得到“组装体”溶液,4℃条件下储存备用。
1.3实施例3
1、聚谷氨酸—多肽修饰液。
将各(PSMA、PSCA、PAP或STEAP)多肽储存液(1mg/mL)用PBS液稀释,加入到聚谷氨酸含5%乙酸分散液(1mg/mL),比例设定为3:1~6:1,涡旋振荡,充分混匀,置于4℃,低速搅拌,过夜。得制备的聚谷氨酸—多肽液。
2、聚谷氨酸多肽—蛋白质的连接修饰:
取制备的聚谷氨酸—多肽液肽储备液2mL,加入到经分离、纯化后的BCG菌体蛋白PBS液中(含2mg/8mL),调PH中性。加入EDS和NHSS,搅拌30分钟,充分溶解。调节PH=7.0,20℃条件下,低速搅拌,搅拌反应24小时。反应结束即得到“组装体”溶液,4℃条件下储存备用。
1.4.电泳迁移实验
由于各连接体其电荷不同、重量比值的差异,在电泳分析中会出现明显的不同,以此来分析和区分各连接连接体的连接状态。
1.5.T-细胞毒性实验
将组装体(终浓度为100μg/ml)与永生化的小鼠DC细胞(DC2.4)进行孵育24h后,加入从鼠脾脏中分离的脾细胞共同培养72h,使用乳酸脱氢酶释放实验检测淋巴细胞对前列腺肿瘤细胞(TrampC-1)的特异性杀伤。
1.6.IFN-γ释放实验
将经过组装体活化的淋巴细胞与丝裂霉素C处理的TrampC-1细胞在加入IL-2的培养基中培养5天,离心,收集上清液,使用ELISA试剂盒检测上清中的IFN-γ的含量。
1.7.体内肿瘤抑制实验
(1)鼠尾静脉取血,分离血清,使用ELISA检测血清中的IFN-γ的浓度和抗肿瘤标志物的效价。
(2)选用6-8周的雄性C57BL/6鼠进行实验,实验组腹股沟皮下注射组装体,对照组注射生理盐水,每周一次,共4次。间隔一周后,皮下种植107TrampC-1细胞,观察肿瘤的生长情况。
2.结果
2.1经液体培养后的BCG(卡介苗)活菌,菌体浓度为5×107/ml,经分离纯化后,每毫升菌液可获得大约30微克的菌体蛋白,用于制备“组装体”。肿瘤标致物多肽片段-肝素修饰
2.2将使用特异标志物多肽DNA构建的毕赤酵母菌株,经密集液体发酵培养,发酵液分离纯化,获得前列腺癌特异肿瘤标志物多肽片段,用于构建“组装体”。
2.3将肝素溶解于6ml PBS中(1.0mg/ml,),PH=7.2。加上EDS(3.0mg)和NHSS(4.0mg)搅拌1小时。加入多肽水溶液(1.0mg/ml,超纯水稀释)20℃条件下,搅拌反应48小时。反应结束后,将反应液装入透析袋。用超纯水连续透析5天。离心、收集沉淀、冷冻干燥,得到修饰的多肽片段。
2.4取壳聚糖—蛋白质修饰溶液与按实际要求比例(约为1:3-6),复溶后的多肽片段—肝素溶液,二者混合。20℃条件下,低速搅拌,调节PH值中性,搅拌反应2小时。反应结束即得到“组装体”溶液,4℃条件下储存备用。
组装体验证(见图1)
以下实验使用壳聚糖组装体做肿瘤杀伤的验证
2.3T-细胞毒性实验
将组装体(终浓度为100μg/ml)与永生化的小鼠DC细胞(DC2.4)进行孵育24h后,加入从鼠脾脏中分离的脾细胞共同培养72h,使用乳酸脱氢酶释放实验检测淋巴细胞对前列腺肿瘤细胞(TrampC-1)的特异性杀伤。(见图2)
2.4.IFN-γ释放实验
将经过组装体活化的淋巴细胞与丝裂霉素C处理的TrampC-1细胞在加入IL-2的培养基中培养5天,离心,收集上清液,使用ELISA试剂盒检测上清中的IFN-γ的含量。(见图3)
2.5.体内肿瘤抑制实验
2.5.1体内肿瘤抑制实验
选用6-8周的雄性C57BL/6鼠进行实验,实验组腹股沟皮下注射组装体,对照组注射生理盐水,每周一次,共4次。间隔一周后,皮下种植107TrampC-1细胞,观察肿瘤的生长情况。(见图4)
2.6血清中IFN-γ浓度和抗肿瘤标志物的效价
鼠尾静脉取血,分离血清,使用ELISA检测血清中的IFN-γ的浓度(见图5)和抗肿瘤标志物的效价(见图6)。
序列表
<110> 天津市泌尿外科研究所 天津新平台生物科技有限公司
<120> 多维、多价、前列腺癌特异性肿瘤抗原组装体的制备方法
<160> 4
<170> SIPOSequenceListing 1.0
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<212> DNA
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teap 1024
<210> 4
<211> 1146
<212> DNA
<213> 鼠(Mus musculus)
<400> 4
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aattaa 1146

Claims (4)

1.多维、多价、前列腺癌特异性肿瘤抗原组装体的制备方法,以培养的牛结核分枝杆菌属即卡介苗BCG菌体经分离、精制、纯化后,获得的菌体蛋白为基础载体,以纳米级高分子材料为桥接连接体,在所述菌体蛋白上连接前列腺癌特异性肿瘤抗原多肽,构建成多维、多价、前列腺癌特异性肿瘤抗原组装体;
所述前列腺癌特异性肿瘤抗原多肽为PSMA、PSCA、PAP或STEAP;
所述纳米级高分子材料为石墨烯、环糊精、葡聚糖、聚谷氨酸、海藻酸及其衍生物或壳聚糖。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,纳米级高分子材料与菌体蛋白和前列腺癌特异性肿瘤抗原多肽基因片段的桥接方式;是以共价键或非共价键结合方式,进行有效和紧密的连接,并以多点、多维度、相同或不同的、多价的前列腺癌特异性肿瘤抗原多肽片段进行连接。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,采用基因合成方法获得前列腺癌特异性肿瘤抗原基因的多肽编码DNA片段,将该多肽编码DNA片段克隆到毕赤酵母分泌型表达载体,随后转入毕赤酵母,得到可高表达分泌型肿瘤标志抗原多肽基因片段的菌株;经高密度发酵,得到前列腺癌表面特异性肿瘤标志抗原多肽基因片段发酵液,经分离、得到前列腺癌特异性肿瘤抗原多肽,并具有与纳米高分子材料连接的能力。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,制备的多维、多价、前列腺癌特异性肿瘤抗原组装体,可用于前列腺癌抗体的制备、前列腺癌肿瘤疫苗的研发与生产。
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