CN111285933A - 一种新型冠状病毒抗原胶体金诊断试剂盒 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SARS‑COV2纤突蛋白抗体,为SARS‑COV2纤突蛋白S1区的配对抗体。SARS‑COV2纤突蛋白抗体的制备方法,是基于SARS‑COV2的S1蛋白Gln14‑Arg685区域的基因,进行表达和纯化,获得融合蛋白,然后将融合蛋白制备配对抗体。上述的SARS‑COV2纤突蛋白抗体用于制备新型冠状病毒检测试剂盒,本发明提供了一种新型冠状病毒抗原胶体金诊断试剂盒,包括上述的一种SARS‑COV2纤突蛋白抗体。本发明提供的SARS‑COV2胶体金诊断试剂盒,该试剂盒操作简单,能够快速诊断出患者是否感染SARS‑COV2,利于疫情的有效控制。
Description
技术领域
本发明涉及新型冠状肺炎检测药物技术领域,具体涉及一种新型冠状病毒抗原胶体金诊断试剂盒。
背景技术
2019新型冠状病毒(COVID-2019),2020年1月12日被世界卫生组织命名。冠状病毒是一个大型病毒家族,已知可引起感冒以及中东呼吸综合征(MERS)和严重急性呼吸综合征(SARS)等较严重疾病。新型冠状病毒是以前从未在人体中发现的冠状病毒新毒株。
人感染了冠状病毒后常见体征有呼吸道症状、发热、咳嗽、气促和呼吸困难等。在较严重病例中,感染可导致肺炎、严重急性呼吸综合征、肾衰竭,甚至死亡。目前对于新型冠状病毒所致疾病没有特异治疗方法。因此对于疾病的预防和早期诊断对于控制新型冠状病毒疫情蔓延尤为重要。
纤突蛋白(spike protein,S)是冠状病毒的表面结构蛋白,研究表明,新型冠状病毒的S 蛋白和SARS冠状病毒S蛋白拥有相同功能的宿主细胞受体,即血管紧张素转换酶2(ACE2, angiotensin converting enzyme2),ACE2与新型冠状病毒S蛋白胞外域结构之间结合的亲和力为15nM(平衡解离常数),其是ACE2与SARS冠状病毒S蛋白胞外域结构之间结合亲和力的10-20倍。
新型冠状病毒和SARS病毒的纤突蛋白同源性较低,两种病毒纤突蛋白的氨基酸序列相似度只有76.47%。但是两种病毒RBD结构域的有一些基因区域与SARS有高度的同源性。其中SARS感染的5个关键位点中,有1个被新型冠状病毒保留,其余4个有氨基酸的替换和变化。
特异性针对SARS-CoV纤突蛋白受体结合结构域(RBD)的多克隆抗体不能与2019-nCoV 结合,两种病毒的抗体具有限制性。如研究表明,公开研究测试了目前发表的3种针对SARS-CoV RBD区域的多克隆抗体,尽管两种病毒有很高的同源性,但是这三种与SARS-CoVRBD区域能紧密结合的多克隆抗体,在新冠病毒中完全没有结合力。这一结果暗示着,SARS-CoV研究中的抗体或许对2019-nCoV并没有作用,需要针对新冠病毒的特异性来重新设计新抗体。
发明内容
针对上述技术问题,本发明提供了解决上述问题的检测SARS-COV2的S蛋白的快速检测试剂盒,用于检测患者是否患有感染SARS-COV2。
本发明通过下述技术方案实现:
一种SARS-COV2纤突蛋白抗体,为SARS-COV2纤突蛋白S1区的配对抗体。
一种SARS-COV2纤突蛋白抗体的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,基于SARS-COV2的S1蛋白Gln14-Arg685区域的基因,进行表达和纯化,获得融合蛋白;
步骤2,基于步骤1制备的融合蛋白制备配对抗体。
进一步地,所述步骤1具体操作包括以下步骤:
步骤1-1,全合成编码S1蛋白Gln14-Arg685区域的基因,将S1基因克隆至真核表达载体,构成S1-mFc融合基因。
步骤1-2,将S1-mFc表达质粒电转到感受态大肠杆菌,挑取阳性单克隆,扩增后提取质粒;
步骤1-3,使用转染试剂将S1-mFc表达质粒转染到293F细胞中,在无血清培养基中继续培养;
步骤1-4,收集细胞培养基,离心获得上清,分离纯化S1-mFc融合蛋白。
进一步地,步骤1-1中,所述真核表达载体为pMFcIg,S1基因克隆到真核表达载体的 IL2分泌信号肽和小鼠Fc标签基因之间,构成S1-mFc融合基因。
进一步地,步骤1-1中,克隆所采用的正向引物的核苷酸序列为:CAGTGTGTTAATCTTACAACC,反向引物的核苷酸序列为ACGTGCCCGCCGAGGAGAATT。
进一步地,所述步骤2具体操作包括以下步骤:
步骤2-1,建立天然人源单链可变区噬菌体展示库;
步骤2-2,将融合蛋白与天然人源单链可变区噬菌体展示库生物筛选;
步骤2-3,生物筛选后阳性噬菌体的重链可变区和轻链可变区分别克隆至表达载体中,转入宿主细胞中进行表达和纯化,得到SARS-COV2纤突蛋白S1区的配对抗体。
进一步地,所述步骤2-3中,重链可变区的表达载体为pFUSEss-CHIg-hG1,轻链可变区的表达载体pFUSEss-CLIg-hK。
上述的一种SARS-COV2纤突蛋白抗体、以及上述的一种SARS-COV2纤突蛋白抗体的制备方法制备的SARS-COV2纤突蛋白抗体在制备新型冠状病毒检测试剂盒中的应用。
一种新型冠状病毒抗原胶体金诊断试剂盒,包括上述的一种SARS-COV2纤突蛋白抗体、以及上述的一种SARS-COV2纤突蛋白抗体的制备方法制备的SARS-COV2纤突蛋白抗体。
一种新型冠状病毒抗原胶体金诊断试剂盒的制备方法,用于制备权利要求9所述的一种新型冠状病毒抗原胶体金诊断试剂盒,包括以下步骤:
步骤1,以氯金酸溶液、柠檬酸三钠水溶液为原料制备胶体金溶液;
步骤2,将SARS-COV2纤突蛋白抗体溶液分离纯化;
步骤3,将分离纯化后的SARS-COV2纤突的蛋白抗体加入等体积的胶体金溶液中,经分离、沉淀、再溶解获得SARS-COV2胶体金。
进一步地,步骤2中,将SARS-COV2纤突蛋白抗体溶液分离纯化的透析方法为:将SARS-COV2纤突蛋白抗体溶液浓度稀释至1mg/mL后转入透析袋中,2℃~8℃下用浓度为20mmol/L、pH值为7.0的Tris缓冲液透析过夜。
本发明具有如下的优点和有益效果:
尽管现在研究表明新型冠状病毒(2019-nCoV)和SARS(SARS-CoV)病毒两者RBD结构域的有一些基因区域具有较高的同源性,但是特异性针对SARS-CoV纤突蛋白受体结合结构域 (RBD)的多克隆抗体不能与2019-nCoV结合,两种病毒的抗体具有限制性,这一结果表明, SARS-CoV研究中的抗体或许对2019-nCoV并没有作用,需要针对新冠病毒的特异性来重新设计新抗体。
本发明提供了针对2019-nCoV的特异2019-nCoV性纤突蛋白S1区的配对抗体,能够与 2019-nCoV进行特异性结合,采用该抗体制备的胶体金诊断试剂盒,测试操作简单快捷,能够快速、准确诊断出患者是否感染SARS-COV2,利于疫情地有效控制,进一步地防控研究提供一定参考价值。
纤突蛋白(S)蛋白是伸出囊膜的球-杆形的病毒融合性糖蛋白,是冠状病毒感染细胞的关键蛋白,是惟一能诱导产生中和抗体和提供免疫保护作用的结构蛋白;决定病毒感染的种属特异性和组织亲嗜性,是病毒毒力的主要决定部分。因S蛋白与机体直接接触,若能检测到S蛋白将对疾病的诊断提供重要依据。另外,与其他检测患者体内的SARS-COV2抗体的检测方法相比,检测抗体的方法只能表明人体免疫系统产生了针对SARS-COV2的抗体,不能反映病毒在患者体内的携带情况,本发明通过直接检测SARS-COV2的S蛋白,能直接反映患者体内的病毒携带情况,更有利于疫情的控制。因此本发明通过发明一对抗体 (SARS-COV2纤突蛋白S1区的配对抗体),通过双抗体夹心法检测S蛋白。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明实施例3样本测试显色图;
图2为本发明实施例3样本OD值;
图3为本发明实施例3样本OD值统计图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例提供了一种SARS-COV2纤突蛋白抗体,为SARS-COV2纤突蛋白S1区的配对抗体,通过以下方法制备获得:
1、SARS-COV2纤突蛋白的表达和纯化
(1)全合成编码S1蛋白Gln14-Arg685区域的基因;
(2)将S1基因克隆到真核表达载体pMFcIg(ABLINK biotech)的IL2分泌信号肽和小鼠Fc(mFc,包括hinge-CH2-CH3)标签基因之间,构成S1-mFc融合基因,克隆所采用的正向引物为:CAGTGTGTTAATCTTACAACC,反向引物为:ACGTGCCCGCCGAGGAGAATT;
(3)将S1-mFc表达质粒电转到感受态细胞Rosseta,挑取阳性单克隆,扩增后提取质粒;
(4)使用293Fectin(thermofisher)转染试剂将S1-mFc表达质粒转染到293F细胞中,在无血清培养基中继续培养5天,收集细胞培养基,离心获得上清,使用protein Aresin(GE) 分离纯化S1-mFc融合蛋白。
2、纯化S蛋白的验证:用抗S蛋白的双抗体夹心法进行ELISA验证,如表1所示。
表1 S蛋白双抗夹心法验证
OD450 | |
PBS | 0.041 |
0.1μg/mL S蛋白 | 0.105 |
0.5μg/mL S蛋白 | 0.426 |
1.0μg/mL S蛋白 | 0.848 |
5.0μg/mL S蛋白 | 2.102 |
3.制备SARS-COV2纤突蛋白S1区的配对抗体
(1)建立天然人源单链可变区噬菌体展示库;
(2)将纯化得到的S1-mFc融合蛋白与天然人源单链可变区噬菌体展示库生物筛选;
(3)生物筛选后阳性噬菌体的重链可变区和轻链可变区分别克隆至表达载体中,转入宿主细胞中进行表达和纯化,得到SARS-COV2纤突蛋白的一对抗体,即SARS-COV2纤突蛋白S1区的配对抗体。
进一步的,SARS-COV2纤突蛋白S1区的配对抗体的表达纯化方法为:生物筛选后阳性噬菌体的重链可变区和轻链可变区分别克隆至pFUSEss-CHIg-hG1和pFUSEss-CLIg-hK载体,转染293Fs细胞后,在无血清培养基中继续培养并收集细胞培养基,离心获得上清,分离纯化得到SARS-COV2纤突蛋白S1区的配对抗体。
4、SARS-COV2纤突蛋白S1区的配对抗体的验证:用S蛋白进行ELISA验证,表2所示。
表2 ELISA验证SARS-COV2纤突蛋白S1区的配对抗体
项目 | OD450 |
PBS | 0.081 |
0.1μg/mL S蛋白 | 0.232 |
0.5μg/mL S蛋白 | 0.786 |
1.0μg/mL S蛋白 | 1.641 |
5.0μg/mL S蛋白 | 1.931 |
实施例2
本实施例提供了一种SARS-COV2纤突蛋白抗体胶体金诊断试剂盒,包括实施例1制备的SARS-COV2纤突蛋白S1区的配对抗体,通过以下方法制备获得:
(1)取质量浓度为0.01%氯金酸水溶液并加热至沸腾,滴加体积浓度为1%柠檬酸三钠溶液并不断搅拌,在氯金酸水溶液由金黄色变为紫红色后继续煮沸15min,冷却后以蒸馏水恢复至原体积,2℃~8℃保存待用;
(2)将SARS-COV2纤突蛋白S1区的配对抗体溶液浓缩至1mg/mL后转入透析袋中, 2℃~8℃下用浓度为20mmol/L、pH值为7.0的Tris缓冲液透析过夜;
(3)之后在透析处理之后的SARS-COV2纤突蛋白S1区的配对抗体中加入等体积的胶体金中,2℃~8℃静置并使SARS-COV2纤突蛋白S1区的配对抗体与胶体金充分结合,然后按每10mL胶体金加2mL质量浓度为5%BSA溶液比例加入BSA溶液,充分混匀后离心0.5h~1.5h,弃上清液,胶体金沉淀用保护液再溶解,即制得SARS-COV2纤突蛋白抗体胶体金。
实施例3
对实施例2方法制备的SARS-COV2纤突蛋白抗体胶体金进行临床验证。
取新型冠状病毒肺炎的临床确诊病例7例、疑似样本10例和阴性样本10例进行验证,验证方法为:
将SARS-COV2纤突蛋白抗体胶体金加入96孔板中,分别加入上述不同类型的标本100μL,37℃孵育1h后,洗板,加入针对另一个S抗原表位的一抗,37度孵育1h后,洗板,再加入抗人IgG Fc段的酶标二抗,显色剂显色,显色结果如图1,利用酶标仪测定OD值,结果如表3、以及图2和图3所示;其中,表3给出的是图1的加样顺序、以及对应的检测结果图2给出的OD值,图1和图2第一列加样及检测数据与本申请无关,可以忽略。
分析了临床确诊阳性(8例)、疑似样本(10例)和阴性标本(10例),阳性患者的血清抗S蛋白抗体全部为阳性,疑似标本和阴性标本的吸光度(OD值)显著低于阳性患者,与临床诊断吻合。
表3 ELISA加样顺序及OD450值
虽然SARS病毒的N蛋白与SARS-CoV2的N蛋白同源性高达91.2%,SARS病毒的S 蛋白与SARS-CoV2的S蛋白同源性为77.5%,但在开发SARS-CoV2抗体检测试剂盒的过程中发现,SARS蛋白的抗体并不能100%的识别SARS-CoV2的抗原蛋白,而SARS蛋白的抗原也并不能直接用于检测患者体内SARS-CoV2的抗体。另外,在抗原蛋白的表达过程中,即使只有几个氨基酸的差异,采用相同的表达方法所制备的抗原特异性也会有差异。因此本发明通过真核细胞表达了SARS-CoV2的S抗原蛋白,利用S抗原蛋白基于噬菌体展示技术,发明了一对抗体(SARS-CoV2纤突蛋白S1区的配对抗体),通过双抗体夹心法检测S蛋白,并且临床样本验证其可以有效地检测出SARS-CoV2抗原。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种SARS-COV2纤突蛋白抗体,其特征在于,为SARS-COV2纤突蛋白S1区的配对抗体。
2.基于权利要求1提供的一种SARS-COV2纤突蛋白抗体的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,基于SARS-COV2的S1蛋白Gln14-Arg685区域的基因,进行表达和纯化,获得融合蛋白;
步骤2,基于步骤1制备的融合蛋白制备配对抗体。
3.根据权利要求2所述的一种SARS-COV2纤突蛋白抗体的制备方法,其特征在于,所述步骤1具体操作包括以下步骤:
步骤1-1,全合成编码S1蛋白Gln14-Arg685区域的基因,将S1基因克隆至真核表达载体,构成S1-mFc融合基因。
步骤1-2,将S1-mFc表达质粒电转到感受态大肠杆菌,挑取阳性单克隆,扩增后提取质粒;
步骤1-3,使用转染试剂将S1-mFc表达质粒转染到293F细胞中,在无血清培养基中继续培养;
步骤1-4,收集细胞培养基,离心获得上清,分离纯化S1-mFc融合蛋白。
4.根据权利要求3所述的一种SARS-COV2纤突蛋白抗体的制备方法,其特征在于,步骤1-1中,所述真核表达载体为pMFcIg,S1基因克隆到真核表达载体的IL2分泌信号肽和小鼠Fc标签基因之间,构成S1-mFc融合基因。
5.根据权利要求3所述的一种SARS-COV2纤突蛋白抗体的制备方法,其特征在于,步骤1-1中,克隆所采用的正向引物的核苷酸序列为:CAGTGTGTTAATCTTACAACC,反向引物的核苷酸序列为ACGTGCCCGCCGAGGAGAATT。
6.根据权利要求2至5任一项所述的一种SARS-COV2纤突蛋白抗体的制备方法,其特征在于,所述步骤2具体操作包括以下步骤:
步骤2-1,建立天然人源单链可变区噬菌体展示库;
步骤2-2,将融合蛋白与天然人源单链可变区噬菌体展示库生物筛选;
步骤2-3,生物筛选后阳性噬菌体的重链可变区和轻链可变区分别克隆至表达载体中,转入宿主细胞中进行表达和纯化,得到SARS-COV2纤突蛋白S1区的配对抗体。
7.根据权利要求6所述的一种SARS-COV2纤突蛋白抗体的制备方法,其特征在于,所述步骤2-3中,重链可变区的表达载体为pFUSEss-CHIg-hG1,轻链可变区的表达载体pFUSEss-CLIg-hK。
8.权利要求1所述的一种SARS-COV2纤突蛋白抗体、以及权利要求2至7任一项所述的一种SARS-COV2纤突蛋白抗体的制备方法制备的SARS-COV2纤突蛋白抗体在制备新型冠状病毒检测试剂盒中的应用。
9.一种新型冠状病毒抗原胶体金诊断试剂盒,其特征在于,包括权利要求1所述的一种SARS-COV2纤突蛋白抗体、以及权利要求2至7任一项所述的一种SARS-COV2纤突蛋白抗体的制备方法制备的SARS-COV2纤突蛋白抗体。
10.一种新型冠状病毒抗原胶体金诊断试剂盒的制备方法,其特征在于,用于制备权利要求9所述的一种新型冠状病毒抗原胶体金诊断试剂盒,包括以下步骤:
步骤1,以氯金酸溶液、柠檬酸三钠水溶液为原料制备胶体金溶液;
步骤2,将SARS-COV2纤突蛋白抗体溶液分离纯化;
步骤3,将分离纯化后的SARS-COV2纤突的蛋白抗体加入等体积的胶体金溶液中,经分离、沉淀、再溶解获得SARS-COV2胶体金。
11.根据权利要求10所述的一种新型冠状病毒抗原胶体金诊断试剂盒的制备方法,其特征在于,其特征在于,步骤2中,将SARS-COV2纤突蛋白抗体溶液分离纯化的透析方法为:将SARS-COV2纤突蛋白抗体溶液浓度稀释至1mg/mL后转入透析袋中,2℃~8℃下用浓度为20mmol/L、pH值为7.0的Tris缓冲液透析过夜。
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