CN112694526A - 一种白细胞介素29突变体蛋白 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种白细胞介素29(IL29)突变体蛋白、包含所述突变体蛋白融合蛋白、偶联物、药物组合物、制品和试剂盒。本申请提供的IL29突变体蛋白具有良好的活性和稳定性,可有效预防和/或治疗病毒感染性疾病、肿瘤以及其他需要调节机体免疫功能的疾病。

Description

一种白细胞介素29突变体蛋白
技术领域
本申请涉及多肽预防和/或治疗领域,具体地,本申请涉及一种白细胞介素29(IL29)突变体蛋白,包含该突变体蛋白的融合蛋白、偶联物和组合物,用以提高机体抗病毒能力,调节机体免疫功能。
背景技术
干扰素是一类重要的家族性细胞因子,具有广谱的抗病毒和免疫调节作用。迄今,已经鉴定到7种(α、β、ω、δ、τ、γ、λ)形式的干扰素,它们分为三个大组:I型、II型和III型。所谓的“I型”干扰素包括干扰素α、干扰素β、干扰素ω、干扰素δ、干扰素τ。目前,干扰素γ是仅有的II型干扰素。 III型干扰素是最近发现的一类细胞因子家族,包括干扰素λ1、λ2和λ3,也称为IL-28A、IL-28B和IL-29。
IL-28A、IL-28B和IL-29与I型干扰素有序列同源性,并与IL-10有基因序列的同源性。从功能上说,IL-28和IL-29类似于I型干扰素,均能诱导细胞的抗病毒作用,与I型干扰素不同的是,它们没有显示出对某些B细胞系的抗增殖活性。
野生型IL-29(干扰素λ1,简写IFN-λ1)基因编码200个氨基酸的蛋白,如SEQ IDNO:3所示。其中在该序列中1-19个氨基酸为信号肽序列,该蛋白成熟氨基酸序列为181个氨基酸,如SEQ ID NO:2所示。IL-29分子是由A-F六个蛋白质螺旋组成,其中螺旋A、C、D和F形成一个经典的 up-up-down-down四螺旋束。IL-29通过与其受体复合物相互作用而启动下游信号通路,所述受体复合物由IFN-λRl和IL-10R2组成。值得注意的是, IFN-λRl是IFN-λ信号通路所特有。IFN-λ1与IFN-λRl特异性结合形成 IFN-λ1/IFN-λRl复合物,其中IFN-λ1与IFN-λRl结合的活性中心的氨基酸残基分别为Pro25,Leu28,lys32,Arg35,Asp36,Glu39,Trp47,Phe152,Phe155, Arg156,Arg160。
无论是I型干扰素、II型干扰素还是III型干扰素,作为蛋白质药物,由于稳定性差、活性低,体内半衰期短等因素,在临床治疗使用中受到很大限制。因此,通过基因工程技术获得更为稳定、比活性更高的干扰素重组蛋白药物是人们所期望的。特别是利用雾化吸入疗法预防和/或治疗呼吸系统疾病时,需要雾化装置将药物溶液雾化成微小颗粒,吸入呼吸道及肺部使药物沉积在呼吸道和肺部,这种情况对于药物的稳定性和活性要求更高,因此人们更渴望获得稳定性更高且活性更好的重组IL29蛋白。基因工程技术通过改变野生蛋白序列中的某个或某几个氨基酸,以获得相对更为稳定、比活性更高的重组蛋白,这在一定程度上可以解决蛋白药物引起的不稳定性问题。但同时因某个或某几个氨基酸的突变,可能使得蛋白质的折叠及空间结构受到影响,从而影响蛋白质的活性。因此是否能获得稳定性更高且活性更好的 IL29突变体蛋白是一个技术难题。
发明内容
综上,为解决现有技术问题,本申请提供了一种稳定性更高、活性更好、不良反应少且可用于雾化吸入疗法的IL29突变体蛋白。
本申请一方面提供了一种白细胞介素29(IL29)突变体蛋白,包含SEQ ID NO:1所示氨基酸序列上第161或第162位氨基酸的取代突变,其中所述第 161位的天冬氨酸(D)或者第162位的甘氨酸(G)被其它天然氨基酸取代。
在一些实施方案中,本申请的白细胞介素29(IL29)突变体蛋白包含SEQ ID NO:1所示氨基酸序列上第161位的天冬氨酸(D)被谷氨酸、苏氨酸或丝氨酸取代,或者第162位的甘氨酸(G)被脂肪族氨基酸取代。
在一些实施方案中,本申请的白细胞介素29(IL29)突变体蛋白还包含 SEQ IDNO:1所示氨基酸序列上第165位氨基酸从半胱氨酸(C)到丝氨酸(S)的取代突变。
在本申请中,包含信号肽的全长野生型IL29蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO:3所示,由200个氨基酸组成,其中1-19位氨基酸为信号肽,20-200 位氨基酸(181aa)组成IL29的成熟蛋白(氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示)。
本申请白细胞介素29(IL29)突变体蛋白是在SEQ ID NO:3所示野生型蛋白的N-末端起始的第26位开始设计的。本申请的白细胞介素29(IL29)突变体蛋白包含SEQ ID NO:1所示氨基酸序列第161或第162位的氨基酸取代突变。
在本申请的一些实施方案中,本申请提供了一种白细胞介素29(IL29)突变体蛋白,包含SEQ ID NO:1所示氨基酸序列上第161或第162位氨基酸的取代突变,其中所述第161位的天冬氨酸(D)或者第162位的甘氨酸(G) 被其它天然氨基酸取代,例如被选自如下的氨基酸取代:甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸(蛋氨酸)、脯氨酸、色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸或组氨酸。
本领域技术人员可以理解,SEQ ID NO:1的第161位和第162位与SEQ ID NO:2(野生型白细胞介素29成熟蛋白)和SEQ ID NO:3(包含信号肽的野生型白细胞介素29全长蛋白)的相应位置的对应关系,因此,基于 SEQ ID NO:2或SEQ ID NO:3(或来源于SEQ ID NO:2或SEQ ID NO: 3的不同长度的氨基酸序列)相应位置的氨基酸突变,也涵盖在本申请的保护范围内。本申请的保护范围还涵盖来源于SEQ ID NO:2或SEQ ID NO: 3、但具有不同长度的氨基酸序列的上述第161位和第162位对应位置包含取代突变的白细胞介素29突变蛋白。
在上述白细胞介素29(IL29)突变体蛋白的一些实施方案中,所述白细胞介素29(IL29)突变体蛋白包含SEQ ID NO:1所示氨基酸序列上第161或第 162位氨基酸的取代突变,其中所述第161位的天冬氨酸(D)或者第162 位的甘氨酸(G)被其它天然氨基酸取代,还包含起始蛋氨酸(M)。这是因为IL29在原核细胞(例如E.coli)中表达时,则表达的IL29蛋白存在N- 末端或氨基末端的甲硫氨酸。
在本申请的一些实施方案中,本申请的IL-29突变体蛋白包含SEQ ID NO:1所示氨基酸序列上第161或第162位氨基酸的取代突变,即从SEQ ID NO:1所示的蛋白的N-末端或者氨基-末端算起,在第161或第162位上的突变,例如所述第161位的天冬氨酸(D)或者第162位的甘氨酸(G)被其它天然氨基酸取代。在一些实施方案中,本申请的IL-29突变体蛋白是在原核细胞(例如E.coli)中表达的突变体蛋白,包含在第162或第163位(因为加了N-末端M,从M算起)上的取代突变,例如所述第162位的天冬氨酸(D)或者第163位的甘氨酸(G)被其它天然氨基酸取代。在一个具体的实施方案中,本申请的IL-29突变体蛋白如SEQ ID NO:4-9所示。
在上述白细胞介素29(IL29)突变体蛋白的一些实施方案中,所述白细胞介素29(IL29)突变体蛋白包含SEQ ID NO:1所示氨基酸序列上第161或第 162位氨基酸的取代突变,例如其中所述第161位的天冬氨酸(D)被谷氨酸、苏氨酸或丝氨酸取代,或者第162位的甘氨酸(G)被脂肪族氨基酸取代。在一些实施方案中,本申请的IL-29突变体蛋白是在原核细胞(例如 E.coli)中表达的突变体蛋白,包含在第162或第163位(因为加了N-末端 M,从M算起)上的取代突变,例如其中所述第162位的天冬氨酸(D)被谷氨酸、苏氨酸或丝氨酸取代,或者第163位的甘氨酸(G)被脂肪族氨基酸取代。
在上述白细胞介素29(IL29)突变体蛋白的一些实施方案中,所述白细胞介素29(IL29)突变体蛋白包含如下的氨基酸序列或由如下的氨基酸序列组成:SEQ ID NO:4,SEQID NO:6或SEQ ID NO:8。
在上述白细胞介素29(IL29)突变体蛋白的一些实施方案中,所述白细胞介素29(IL29)突变体蛋白还包含SEQ ID NO:1所示氨基酸序列上第165位从半胱氨酸(C)到丝氨酸(S)的取代突变。同上所述,当IL29突变体蛋白在原核细胞(例如E.coli)中表达时,所述第165位从半胱氨酸(C)到丝氨酸(S)的取代突变则会出现在第166位。
在上述白细胞介素29(IL29)突变体蛋白的一些实施方案中,所述白细胞介素29(IL29)突变体蛋白包含如下的氨基酸序列或由如下的氨基酸序列组成:SEQ ID NO:5,SEQID NO:7或SEQ ID NO:9。
在本申请的一些实施方案中,本申请提供了如以下SEQ ID NO:4所示的白细胞介素29(IL29)突变体蛋白(IL29 DE):
MKPTTTGKGCHIGRFKSLSPQELASFKKARDALEESLKLK NWSCSSPVFPGNWDLRLLQVRERPVALEAELALTLKVLEA AAGPALEDVLDQPLHTLHHILSQLQACIQP QPTAGPRPRGRLHHWLHRLQEAPKKESAGCLEASVTFNLF RLLTRDLKYV AEGNLCLRTS THPEST
在一些实施方案中,本申请提供了如以下SEQ ID NO:5所示的29(IL29) 突变体蛋白(IL29 DE+CS):
MKPTTTGKGCHIGRFKSLSPQELASFKKARDALEESLKLK NWSCSSPVFPGNWDLRLLQVRERPVALEAELALTLKVLEA AAGPALEDVLDQPLHTLHHILSQLQACIQP QPTAGPRPRGRLHHWLHRLQEAPKKESAGCLEASVTFNLF RLLTRDLKYV AEGNLSLRTS THPEST(SEQ ID NO:5)
在一些实施方案中,本申请提供了如以下SEQ ID NO:6所示的29(IL29) 突变体蛋白(IL29 DS):
MKPTTTGKGCHIGRFKSLSPQELASFKKARDALEESLKLK NWSCSSPVFPGNWDLRLLQVRERPVALEAELALTLKVLEA AAGPALEDVLDQPLHTLHHILSQLQACIQP QPTAGPRPRGRLHHWLHRLQEAPKKESAGCLEASVTFNLF RLLTRDLKYV ASGNLCLRTS THPEST(SEQ ID NO:6)
在一些实施方案中,本申请提供了如以下SEQ ID NO:7所示的29(IL29) 突变体蛋白(IL29 DS+CS):
MKPTTTGKGCHIGRFKSLSPQELASFKKARDALEESLKLK NWSCSSPVFPGNWDLRLLQVRERPVALEAELALTLKVLEA AAGPALEDVLDQPLHTLHHILSQLQACIQPQPTAGPRPRG RLHHWLHRLQEAPKKESAGCLEASVTFNLFRLLTRDLKYV ASGNLSLRTS THPEST(SEQ ID NO:7)
在一些实施方案中,本申请提供了如以下SEQ ID NO:8所示的29(IL29) 突变体蛋白(IL29 GA):
MKPTTTGKGC HIGRFKSLSP QELASFKKAR DALEESLKLK NWSCSSPVFPGNWDLRLLQVRERPVALEAE LALTLKVLEA AAGPALEDVL DQPLHTLHHI LSQLQACIQPQPTAGPRPRGRLHHWLHRLQ EAPKKESAGC LEASVTFNLF RLLTRDLKYV ADANLCLRTS THPEST(SEQID NO:8)
在一些实施方案中,本申请提供了如SEQ ID NO:9所示的29(IL29)突变体蛋白(IL29 GA+CS):
MKPTTTGKGCHIGRFKSLSPQELASFKKARDALEESLKLK NWSCSSPVFPGNWDLRLLQVRERPVALEAELALTLKVLEA AAGPALEDVLDQPLHTLHHILSQLQACIQPQPTAGPRPRG RLHHWLHRLQEAPKKESAGCLEASVTFNLFRLLTRDLKYV ADANLSLRTS THPEST(SEQ ID NO:9)
在上述白细胞介素29(IL29)突变体蛋白的一些实施方案中,所述白细胞介素29(IL29)突变体蛋白还包含为促进蛋白纯化的短序列(例如6个组氨酸的短序列),或者为延长半衰期的短氨基酸序列。
在一些实施方案中,本申请涉及白细胞介素29(IL29)突变体蛋白的融合蛋白,白细胞介素29(IL29)突变体蛋白在N端或C端与其它多肽或蛋白融合。如可与人白蛋白、转铁蛋白、人IgG分子的Fc部分等融合形成融合蛋白以增加蛋白在体内的半衰期。所述白细胞介素29(IL29)突变体蛋白还可与其他针对不同靶点的蛋白融合,起到联合预防和/或治疗作用,以提高药物的预防和/或治疗效果。如可与DAS181融合,增强本发明的突变体蛋白预防和/或治疗病毒的活性。DAS181是利用一种独特的以宿主为导向的方法,通过切断人类呼吸道内的唾液酸受体来阻断呼吸道病毒传染。这些受体与大多数主要呼吸道病毒结合,导致患者感染。DAS181已经显示了对四种主要呼吸道病毒,包括流感病毒(IFV)、副流感病毒(PIV)、偏肺病毒(MPV)和人类肠道病毒-68(EV-68)的抗病毒活性。
在一些实施方案中,本申请涉及白细胞介素29(IL29)突变体蛋白的偶联物,其中所述蛋白与聚烷氧化合物偶联。所述聚烷氧化合物例如聚乙二醇 (PEG),例如直链或支链聚乙二醇,具体是单甲氧基聚乙二醇丙醛(mPEG 丙醛),例如20kD、30kD或40kD的mPEG丙醛。白细胞介素29突变体蛋白用PEG修饰形成偶联物的过程被称为PEG化。本申请中的突变体蛋白的PEG化可通过现有技术中已知的PEG化方式中的任何一种来进行,如使用酰化反应或烷基化反应来进行。通过在蛋白上偶联一个或多个增加总体大小的PEG可人为地增加蛋白质的治疗半衰期,避免体内快速降解。
在一些实施方案中,本申请涉及一种编码上述任一蛋白或融合蛋白的多核苷酸。
在一些实施方案中,本申请涉及包含上述的多核苷酸的载体。简言之,将编码白细胞介素29(IL29)突变体蛋白的多核苷酸插入到合适的表达载体中,使得多核苷酸可操作性的连接到多克隆位点以表达相应的蛋白。
所述的载体可以为pET系列载体如pET-3a、pET-9a、pET-11a、pET-14b、 pET-15b、pET-16b、17b、19b、20b、21a、22b、23a(+)、24a、25b(+)、26b(+)、 27b(+)、28a(+)、29a(+)、30a(+)、31b(+)、32a(+)、39b(+)、40b(+)、41a(+)、 42a(+)、43.1a(+)、44b、45b、47b、48b、49b(+)、50b(+)、51b(+)、52b(+); pMal系列载体如pMal-c2X、pMal-c5X;pGEX系列载体如pGEX-6p-1、 pGEX-6P-2;pRSET系列载体如pRSET A、B和C;pTricHis系列载体如 pTrcHisA、B和C。优选地,所述载体为pET-30a(+)。
在一些实施方案中,本申请涉及包含上述多核苷酸或载体的宿主细胞。所述宿主细胞用于表达本发明的IL29突变体蛋白。宿主细胞是指通过例如转化或转导接受外源基因的受体细胞。常见的宿主细胞有原核受体细胞和真核受体细胞。本申请优选原核受体细胞作为其宿主细胞。其中,所述的宿主细胞为大肠杆菌感受态细胞BL21(DE3)、Tuner(DE3)、Origami(DE3)、 Rosetta(DE3)、JM109(DE3)、BL21 star(DE3)、Rosetta-gami(DE3)、Rosetta-gami B(DE3)、BL21(DE3)pLysS或BL21 star(DE3)pLysS。优选地,所述宿主细胞为大肠杆菌感受态细胞BL21(DE3)。
在一些实施方案中,本申请涉及一种药物组合物,包含上述所述的IL29 突变体蛋白、其融合蛋白或其偶联物和药学上可接受的载体。
所述药物组合物可以为针剂、片剂、胶囊、吸入剂、栓剂等剂型。优选地,所述药物组合物为吸入剂,例如干粉吸入剂或液体吸入剂,例如雾化吸入剂、气雾剂、柔雾剂和喷雾剂等,通过吸入装置,例如雾化吸入装置、定量吸入装置、干粉吸入装置给药。
在一些实施方案中,本申请包含IL29突变体蛋白、融合蛋白或偶联物的药物组合物还包含适于肺部给药的载体,以用于各种呼吸道病毒感染的预防和/或治疗。
在一些实施方案中,本申请涉及白细胞介素29(IL29)突变体蛋白的制备方法,包括:将编码上述白细胞介素29(IL29)突变体蛋白的核酸(多核苷酸) 导入宿主细胞,使宿主细胞表达该白细胞介素29(IL29)突变体蛋白,例如,将所述核酸插入到表达载体中;将所述载体转入到宿主细胞(例如大肠杆菌),得到相应的表达所述突变蛋白的宿主细胞(工程菌);对所述宿主细胞(工程菌)进行培养(例如发酵),诱导所述宿主细胞(工程菌)表达所述突变蛋白;收获所述突变蛋白。
在一些实施方案中,上述方法还包括纯化所述收获的突变蛋白和/或使突变蛋白复性。
附图说明
图1和图2为实施例2的IL29突变体SDS-PAGE电泳图(自左至右,图 1中,泳道1~4依次为IL29对照品、IL29DE、IL29DS、IL29GA;图2中,泳道1~4依次为IL29CS、IL29DE+CS、IL29DS+CS、IL29GA+CS)。
图3~图10分别为IL29对照品、IL29DE、IL29DS、IL29GA、 IL29CS、IL29DE+CS、IL29DS+CS、IL29GA+CS的稳定性反相高效液相纯度图谱(其中主峰含量高的代表的是0点测定曲线,主峰含量低的代表为14 天的曲线)。
图11为IL29突变体的雾化稳定性实验中气溶胶收集装置的图。
图12为利巴韦林和不同给药方案下的IL29突变体对RSV感染小鼠模型体内药效结果。
图13为利巴韦林和不同给药方案下的IL29突变体对RSV感染棉鼠模型体内药效结果。
图14为流感病毒感染的小鼠经治疗后的体重变化图。
图15为流感病毒感染的小鼠经治疗后的存活率变化图。
图16为小鼠肺细小支气管和肺小动脉损伤病理改变的图,其中A:组1; B:组2;C:组3;D:组4;E:组5。
图17为小鼠肺泡损伤病理改变的图,其中A:组1;B:组2;C:组3;D: 组4;E:组5。
图18a-c为小鼠肺部各部分病理损伤评分统计图,与组1相比, ***P<0.001;与组2相比,#P<0.05,##P<0.01,###P<0.001。
图19为不同浓度的IL29突变体对Vero细胞的毒性作用。
图20为预防组、治疗组、阳性对照组对新型冠状病毒的抑制水平。
图21为预防组不同浓度受试药物对新冠病毒感染Vero细胞的抑制作用。
图22为治疗组不同浓度受试药物对新冠病毒感染Vero细胞的抑制作用。
图23为不同浓度瑞德西韦对新冠病毒感染Vero细胞的抑制作用。
具体实施方式
本申请提供了一种白细胞介素29(IL29)突变体蛋白,包含所述突变体蛋白的融合蛋白或偶联物,所述突变体蛋白的制备方法,以及所述突变体蛋白、融合蛋白、偶联物或药物组合物在预防和/或治疗病毒感染、肿瘤疾病及呼吸道窘迫综合征中的用途。发明人筛选了多个突变位点,最后发现本申请提供的IL29突变体蛋白在SEQ ID NO:1所示氨基酸序列上非活性中心位点第 161位的D突变为E后或原核细胞(例如E.coli)中表达得到的SEQ IDNO: 1突变体蛋白第162位的D突变为E后,得到的IL29突变体蛋白活性与野生型IL29相比预料不到地增高了三倍左右,且更稳定,解决了现有抗病毒蛋白质药物活性低、稳定性差、不良反应严重等问题。
定义
术语“重组表达载体”或“载体”用于指线性或环状的DNA分子,其包含编码感兴趣的多肽的片段,其中所述片段与提供其转录的额外片段可操作地连接。这些额外片段包括启动子和终止子序列,并还可以包括一个或多个复制起点、一个或多个选择标记、增强子、多腺苷酸化信号等。表达载体一般来源于质粒或病毒DNA,或可以含有这两者的元件。
“多核苷酸”是指从5′向3′末端阅读的脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸碱基的单链或双链聚合物。多核苷酸包括RNA和DNA,可以从天然来源分离、体外合成或通过组合天然和合成的分子来制备。多核苷酸的大小表示为碱基对(缩写″bp″)、核苷酸(″nt″)或千碱基(″kb″)。在上下文允许的情况下,后两个术语可以描述单链或双链的多核苷酸。在本发明中多核苷酸和核酸可以互换使用。
“多肽”是指通过肽键连接的氨基酸残基的聚合物,可以是天然产生的或合成产生的。在本申请中,多肽和蛋白质、蛋白可互换使用。
“突变”蛋白指野生型蛋白氨基酸序列发生改变,例如通过基因工程方法使野生型蛋白氨基酸序列突变获得的蛋白。在本申请中“突变蛋白”、“突变体蛋白”或“突变体”表达相同含义,可互换使用。
“药学上可接受的”或“药理学上相容的”是指不是生物学上或者其它方面不合需要的材料,例如该材料能够掺入到给予患者的药物组合物中而不会引起显著的不良生物反应或者与组合物包含的任何其它组分以有害的方式相互作用。药学上可接受的载体或赋形剂优选满足毒理学或制造检测的所需标准和/或包含在美国食品和药品管理局编制的的非活性成分指南中。
在本申请的一些实施方案中提供了一种预防和/或治疗受试者病毒感染的方法,包括向受试者提供治疗有效量的本发明的白细胞介素29(IL29)突变体蛋白。
在本申请的一些实施方案中提供了一种预防和/或治疗肿瘤的方法,包括向受试者提供治疗量的本发明的白细胞介素29(IL29)突变体蛋白。
在本申请的一些实施方案中提供了一种预防和/或治疗或改善受试者呼吸道窘迫综合征的方法,包括向受试者提供有效量的本发明的白细胞介素 29(IL29)突变体蛋白。
如本文中使用的,术语“治疗”指获得期望的药理和/或生理效果。所述效果可以是完全或部分预防疾病或其症状的发生、发作,部分或完全减轻疾病和/或其症状,和/或部分或完全治愈疾病和/或其症状,包括:(a)预防疾病在受试者体内发生或发作,所述受试者可以具有疾病的素因,但是尚未诊断为具有疾病;(b)抑制疾病,即阻滞其形成;和(c)减轻疾病和/或其症状,即引起疾病和/或其症状消退或消失。
术语“受试者”在本申请中指哺乳动物,包括但不限于鼠(大鼠、小鼠)、非人灵长类、人、犬、猫、有蹄动物(例如马、牛、绵羊、猪、山羊)等。
“治疗有效量”或“有效量”指在对哺乳动物或其它受试者施用以治疗疾病时足以实现对疾病的所述预防和/或治疗的量。“治疗有效量”会根据所使用的药物、要治疗的受试者的疾病和/或其症状的严重程度以及年龄、体重等而变化。本领域技术人员可以根据各种参数、尤其根据待治疗受试者的年龄、体重和病症、疾病或病症的严重程度以及给药途径来确定很容易的确定本发明所述蛋白或组合物合适的治疗有效量和给药频率。其中的给药途径包括但不限于,肠道、局部、栓剂、吸入以及非肠道给药,如皮下、肌肉或静脉注射。
常见的白细胞介素29(IL29)蛋白活性检测方法有细胞病变法、报告基因法等。其中,
细胞病变法是指使用人视网膜色素上皮细胞ARPE-19,使用水泡型口炎病毒(VSV)进行感染,通过结晶紫染色的比色法评价细胞受IL29保护的程度,进而评价IL29活性(Kotenko Sergei V,Gallagher Grant,Baurin Vitaliy V et al.IFN-lambdas mediateantiviral protection through a distinct class II cytokine receptor complex.[J].Nat.Immunol.,2003,4:69-77.)。
报告基因法是将干扰素刺反应原件(ISRE)启动子连接到碱性磷酸酶 cDNA上,并转染进HEK293细胞,给予IL29刺激后通过测定HEK293血细胞上清液中碱性磷酸酶评价IL29活性(LaFleur D W,Nardelli B,Tsareva T et al.Interferon-kappa,a novel type Iinterferon expressed in human keratinocytes.[J].J.Biol.Chem.,2001,276:39765-71.)。
白细胞介素29(IL29)蛋白的稳定性的检测方法也包括很多种,如反相高效液相色谱可以用来分析疏水性和极性有差异的杂质;离子交换高效液相色谱可以用来分离电荷差异较大的杂质;而分子筛排阻色谱用来分析二聚体、高聚体和单体。每种检测方法关注点不同,但均可用来表征蛋白纯度得知该蛋白的稳定性。
进一步通过以下非限制性的实施例来说明。
实施例
实施例1:IL29突变体蛋白的制备
1.1突变体蛋白表达工程菌的构建
使用化学合成的方式获得IL29突变体蛋白基因片段SEQ ID NO:11-17,通过NodeI和Xho I位点,将上述片段插入原核表达质粒pET-30a(+) (Novagen)中并测序验证。得到的用于转化测定的表达质粒。将上述获得的含有目的基因的质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞(Invitrogen),将 BL21感受态细胞50μl置于冰浴上融化,加入质粒,轻轻摇匀,并在冰浴中放置30分钟。继而42℃水浴热激30秒,然后快速将离心管转移到冰浴中,放置2分钟,该过程不要摇动离心管。向离心管中加入500μl无菌的LB培养基(不含抗生素),混匀后置于37℃,180rpm培养1小时,使细菌复苏。吸取200μl已转化的感受态细胞加到含有卡那霉素抗性的LB琼脂培养基平板上,将细胞均匀涂开。将平板置于37℃至液体被吸收,倒置平板,37℃过夜培养。次日,使用接种环挑取转化平皿中的单克隆菌落,并接种于15ml的无菌LB培养基(含卡那霉素),30℃过夜培养。
1.2 IL29突变体蛋白的表达和纯化
向50ml的LB培养基中加入50μl上述细菌的菌液,同时加入50μl卡那霉素,混匀后放30℃恒温振荡器中,接种过夜。取过夜接种的菌液10ml加入1000ml的LB培养基中,同时加入1000μl卡那霉素。摇匀后放于37℃摇床内,200rpm,培养至菌液OD600为0.4-0.6小时,加入终浓度为0.5mM IPTG 诱导,继续培养4h后收集菌体。表达的IL29突变体约占菌体总蛋白的 30-50%,主要以包涵体形式存在。
将发酵菌体以TE(10mmol/L Tris-HCl,1mmol/L EDTA,pH 6.5)溶液 (m:V=1:10)洗涤菌体3次,然后60Mpa高压匀浆破碎,匀浆后,镜检破菌率。当菌体破碎率约95%时(约破菌2~3次),8000rpm离心15min,收集破碎菌体沉淀。取破碎菌体沉淀置于烧杯中,加入包涵体洗涤液(10mM Tris-HCl+1mM EDTA+0.5%Triton-X100,pH 6.5,m:V=1:10),于磁力搅拌机上搅拌30min,洗涤3~5次。包涵体用包涵体裂解液(7M盐酸胍+50 mM Tris-HCl+10mMDTT,pH 6.5,m:V=1:10)裂解,室温搅拌,过夜。裂解的蛋白慢速加入复性液(100mM Tris-HCl,0.5M精氨酸,0.5%PEG3350 (m:V),2mM GSH:0.5mM GSSG,pH 8.5)中,使蛋白终浓度为0.2mg/ml,室温搅拌,过夜。
复性液8000rpm离心5min,收集上清。利用超滤膜包,超滤膜孔径为 10kDa,用20mM磷酸盐缓冲液pH 7.0平衡超滤膜,然后将1L上清液浓缩 10倍。浓缩液加入5倍体积的注射用水稀释待上样,Sepharose FF填料装柱, 50mmol/L Tris-HCl,pH8.5,0.1mol/L NaCl平衡,上样;然后用50mmol/L Tris-HCl,pH8.5,0.15mol/L NaCl进行洗脱,收集洗脱峰组分最终收集样品溶液600ml;Sepharose FF填料装柱,20mmol/L磷酸盐,pH7.4,0.05mol/L NaCl平衡,上样,直到检测器基线平稳。用20mmol/L磷酸盐,pH7.4,0.2mol/L NaCl 冲洗,收集洗脱峰组分。
得到七种IL29突变体蛋白(简称IL29突变体),分别对应于蛋白氨基酸序列SEQ IDNO:4-10,分别命名为IL29DE、IL29DE+CS、IL29DS、IL29 DS+CS、IL29GA、IL29GA+CS、IL29CS。
同时,用上述同样的方法也合成了IL29野生型蛋白(简称IL29对照品),对应于蛋白氨基酸序列SEQ ID NO:1并且N末端有额外的M氨基酸。
实施例2检测获得的IL29突变体的各种指标
2.1SDS-PAGE电泳检测获得IL29突变体的分子量及纯度:
利用SDS-PAGE电泳上样缓冲液,在加入巯基乙醇的情况下,将Marker 及10μg的上述得到的得到的蛋白分别上样,进行电泳,电泳条件为200V恒电压,45分钟。用考马斯亮蓝G-25进行染色,检测蛋白分子量及纯度,结果见图1和2所示。
由图1和2可知,IL29突变体蛋白及对照品的分子量分别为20kDa,说明所获得的目的蛋白正确,只有一条带无其他杂带,纯度可达到100%。
2.2采用色谱法检测IL29突变体的体外反相高效液相纯度
2.2.1反相液相色谱法
配制流动相A:乙腈:水:三氟乙酸体积比为20:80:0.1,流动相B:乙腈: 水:异丙醇:三氟乙酸体积比为70:20:10:0.1,使用色谱柱(XBridge BEH C18 Column,130A,5μm,4.6mm*100mm),分析各蛋白供试品。其中分析条件为:流速1.0ml/min,采集时间:65min,采集波长214nm,柱温45℃,洗脱梯度如下表1:
表1
时间(min) 0 5 5.01 45 55 55.01 65
B% 27 27 27 49 70 27 27
平行进样两针供试品原液,根据样品浓度设定进样体积,进样量为 15μg~20μg;最后,按照面积归一化法积分,计算供试品主峰纯度。
2.2.2离子交换色谱法
配制流动相A:25mmol/L磷酸盐缓冲液pH7.0,流动相B:25mmol/L磷酸盐缓冲液,0.5mol/L氯化钠pH6.7),使用色谱柱(Thermo ProPac WCX-10 4.0*250mm),分析各蛋白供试品。其中分析条件为流速0.8ml/min,采集时间:55min,采集波长214nm,柱温25℃,洗脱梯度见下表2:
表2
时间(min) 0 30 31 40 41 55
A% 80 70 10 10 80 80
B% 200 30 90 90 20 20
进样量为20μg,按照面积归一化法积分,计算供试品平行两针的主峰纯度。
2.3采用报告基因法测定IL29突变体的体外细胞生物学活性
使HEK293-ISRE-Luc细胞(购自中国食品药品检定研究院)在完全培养液中贴壁生长。按1:4传代,每周2~3次,于完全培养液中生长。取培养的细胞弃去培养液,用PBS洗涤1次后消化和收集细胞,用测定培养液(BIBCO) 配制成每1ml含3.5×105~4.5×105个细胞的细胞悬液。将配制完成的IL29 突变体蛋白和IL29对照品移入可用于细胞培养和化学发光酶标仪 (MolecularDevices)读数的96孔板中,每孔加入100μl,然后将上述细胞悬液接种于同一96孔板中,每孔100μl。于37℃、5%二氧化碳条件下培养19~ 23小时。小心吸净96孔板中的上清液,按荧光素酶检测试剂盒(Bright-GloTM Luciferase Assay System,Promega)说明书加入细胞裂解液和荧光素酶底物,用化学发光酶标仪进行测定,分别记录IL29突变体和IL29对照品的EC50值。如下计算其相对生物学活性:以IL29对照品作为标准,其0点活性定义为“100%”,相对生物学活性=IL29对照品EC50(0点)/IL29突变体EC50。
测定IL29突变体各供试品的EC50,并将IL29对照品作为对照品计算各突变体的相对生物学活性测定,具体结果见下表3:
表3 IL29突变体的体外细胞生物学活性数据
蛋白类型 EC<sub>50</sub>(ng/ml) 相对生物学活性(%)
IL29对照品 4.783 100%
IL29DE 1.697 282%
IL29DS 4.316 90%
IL29GA 5.264 91%
IL29CS 4.639 103%
IL29DE+CS 1.428 335%
IL29DS+CS 4.982 96%
IL29GA+CS 3.985 120%
由上可知,虽然IL29的第162位的D不位于与IL29受体结合的活性中心,经实验意想不到的发现,单突变的IL29DE的EC50仅仅为1.697,远远低于IL29对照品的4.783,生物学活性竟然提高了近三倍,而其他的单突变位点的突变体IL29DS、IL29GA、IL29CS与IL29对照品相比EC50/生物学活性基本无变化。双突变的IL29DE+CS在IL29的第162位的D突变的基础上再加上第166位的C突变为S,其生物活性在单突变的IL29DE的基础上又有进一步的提高,但双突变的IL29DS+CS、IL29GA+CS突变体生物学活性与IL29对照品相比均无明显提高。本结果说明,不位于与IL29受体结合的活性中心第162位的D突变为E有想不到的提高突变后蛋白生物学活性的效果。
实施例3:IL29突变体的50℃稳定性检测结果
本申请中的蛋白的稳定性主要是由反相高效液相纯度表征的。
在50℃±2℃/75%相对湿度±5%相对湿度的条件下,按照表4取样,以与实施例2中2.2.1相同的方法进行IL29突变体各供试品的反相高效液相纯度测定,同以与实施例2中2.3相同的方法进行IL29突变体各供试品的生物学活性测定。详见表5,同时将表5中的0天和14天的纯度数值做对比色谱图,具体见图3~10。
表4 IL29突变体在50℃的稳定性验证方案
Figure BDA0002938661620000161
表5 IL29突变体在50℃时的反相高效液相纯度的测定结果
Figure BDA0002938661620000162
从上表5和图3~10结果可知,纯度降幅最大的两个供试品分别是IL29 对照品和IL29CS,其中IL29对照品在14天内纯度从85.82%急剧降到了 34.46%,降幅高达51.36%,IL29CS在14天内纯度从97.03%急剧降到了 46.20%,降幅高达50.83%;降幅最小的两个供试品分别是IL29DE和 IL29DE+CS,其中IL29DE在14天内纯度从92.68%降到了77.39%,降幅仅有15.29%,IL29DE+CS在14天内纯度从97.22%降到了86.66%,降幅更低只有10.56%。其他单点突变体IL29DS、IL29GA14天内的纯度降幅分别为24.22%和19.65%,其他双点突变体IL29DS+CS、IL29GA+CS14天内的纯度降幅分别为18.25%和14.97%。
从上述结果可推知,第162位位点从D突变为E的单点突变体中IL29DE 稳定性最好,在14天内纯度降幅最小。并且,因IL29CS的稳定性远小于 IL29DE,按照常规推论,双点突变体IL29DE+CS的稳定性可能会低于 IL29DE,而本发明中IL29DE+CS的稳定性还远高于IL29DE,说明此双点同时突变后在提高突变体稳定性方面还具有协同作用。同时检测突变体生物学活性,发现14天内突变体IL29DE和IL29DE+CS的生物学活性基本无变化。
实施例4:IL29突变体的25℃光照稳定性检测结果
在25℃±2℃/60%相对湿度±5%相对湿度/5000±500勒克斯的条件下,按照如表6取样,以与实施例2中相同的方法进行IL29突变体的稳定性测定,结果见表7,其中以IL29 CS作为对照品。
表6 IL29突变体25℃光照稳定性方案
Figure BDA0002938661620000171
表7 IL29突变体25℃光照时稳定性的测定结果
Figure BDA0002938661620000172
从以上的结果可以看出,IL29突变体IL29DE+CS后的稳定性在25℃光照条件下的稳定性要好于IL29 CS。
实施例5:IL29各突变体的雾化稳定性实验
采用德国PARI LCD型的射流雾化器和TurboBOY N雾化泵进行雾化实验,共雾化2ml样品,并采用如下图11方式进行气溶胶收集,收集的样品以与实施例2中2.2.1相同的方法进行IL29突变体各供试品的反相高效液相纯度测定以验证各突变体的雾化稳定性。其中以IL29 CS作为对照品,结果见下表8。
表8 IL29突变体雾化稳定性的测定结果
Figure BDA0002938661620000181
从上表结果可知,IL29突变体IL29 DE+CS、IL29 GA+CS雾化后纯度仅下降3%左右,IL29 DS+CS雾化后纯度下降了8.1%,而IL29CS的雾化后纯度大大下降,竟然下降了近11%之多。由此可看出,IL29突变体的雾化稳定性与IL29CS相比显著增强,尤其是IL29突变体IL29 DE+CS、IL29 GA+CS 雾化后稳定性特别好,特别适用于制备雾化吸入制剂。
实施例6:IL29突变体对RSV感染人支气管上皮细胞(HBEC)的体外药效测定
HBEC(human bronchial epithelial cell人支气管上皮细胞)的细胞分化 (CellApplication)完成后,将倍比稀释的IL29突变体(IL29 DE+CS)、阳性对照药(BMS-433771,上海药明康德提供,为呼吸道合胞病毒融合蛋白抑制剂) 加入分化后的HBEC细胞,并于37℃和5%CO2培养箱中孵育。呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus,上海药明康德提供)在感染前24h,以及感染后1h和24h接种,活性测试孔中每孔加入滴度100TCID50(半数组织培养感染剂量)的RSV,细胞于37℃和5%CO2培养箱中培养3天后,应用 RNA提取试剂盒(货号74181,Qiagen)提取细胞中RSV RNA,并用RT-qPCR 定量。用GraphPad Prism软件分析化合物剂量反应曲线和计算EC50值及平均抑菌率,结果见表9及表10。
表9阳性对照药BMS-433771在HBEC细胞模型中对RSV感染的抑制
Figure BDA0002938661620000191
表10 IL29突变体在HBEC细胞模型中对RSV感染的抑制
Figure BDA0002938661620000192
结果表明,IL29 DE+CS在人支气管上皮细胞的体外模型中显示出很好的抗RSV药效,EC50为0.13ng/ml(6.5pM),是对照药的1/100000,远低于对照药。
实施例7:IL29突变体对RSV感染小鼠模型的体内药效测定
在第0天,所有小鼠(雌性,6-7周龄,16-18g,无特定病原体(SPF)级 BALB/c小鼠(上海药明康德提供))通过腹腔注射戊巴比妥钠(75mg/kg)麻醉后,经滴鼻的方式接种RSV(人呼吸道合胞病毒A2(RSV-A2,购自BEI Resources,NIAID,NIHBethesda,MD),接种量为1.1×105PFU每只动物,接种体积为50μL。
从第0天至第3天,根据表11方案对动物进行给药,给药方法为肺部喷雾小鼠经麻醉后,将预装药物溶液的液体雾化装置(购买于上海玉研仪器有限公司)的微喷头插管轻轻插入小鼠气管的合适位置,快速按压雾化器高压推送装置的活塞将定量体积的药物雾化至小鼠肺部(参考文献Joseph D. Brain,Dwyn E.Knudson,Sergei P.Sorokin,MichaelA.Davis,Pulmonary distribution of particles given by intratrachealinstillation or by aerosol inhalation,Environmental research 11,Volume 11,Issue 1,1976,Pages 13-33的给药方案),频率为每天一次。感染后第5天为体内实验终点,对所有动物进行安乐死并收取肺组织,检测其中的病毒滴度(空斑实验)。结果见表12 及图12。
表11小鼠体内给药方案
Figure BDA0002938661620000201
注:本实施例中使用的IL29突变体为IL29 DE+CS。
表12不同药物对RSV感染小鼠模型体内药效结果
Figure BDA0002938661620000202
Figure BDA0002938661620000211
注:与溶媒(生理盐水)组相比,***P<0.001,**P<0.01
数据表明,RSV接种后可以在小鼠体内大量复制,阳性对照药物利巴韦林显著抑制了RSV在小鼠体内的复制,显示出预期的体内抗RSV活性证明此模型系统的有效性。利巴韦林的给药时间点为病毒感染前1h给药(预防模型),而受试药物IL29突变体在设定测定条件下(病毒感染前1小时、病毒感染后1小时和病毒感染后24小时),均可以显著抑制RSV病毒在小鼠体内的复制,其中接种前1小时(10μg)及接种后1小时(10μg)首次给药组小鼠肺组织中的病毒滴度均在检测下限以下,显示极佳的体内抗RSV药效。感染后24小时给药组也显示出了良好的抗RSV效果。利巴韦林在感染前1 小时给药的预防模型结果相比,IL29突变体感染后1小时给药的治疗模型的抗病毒效果与其相当。这也充分说明了IL29突变体有着非常好的抗病毒治疗潜力。
实施例8:IL29突变体对RSV感染棉鼠模型的体内药效测定
在第0天,所有小鼠(Sigmodon hispidus棉鼠,雌雄各半,5周龄,SPF级别(购自Envigo))通过腹腔注射戊巴比妥钠(75mg/kg)麻醉后,经滴鼻的方式接种RSV(人呼吸道合胞病毒A2(RSV-A2),购自BEI Resources,NIAID, NIHBethesda,MD),接种量为1.1×105PFU每只动物,接种体积为50μL。
从第0天至第3天,根据表13测定方案对动物进行给药,给药方法为肺部喷雾(参考文献Joseph D.Brain,Dwyn E.Knudson,Sergei P.Sorokin, Michael A.Davis,Pulmonarydistribution of particles given by intratracheal instillation or by aerosolinhalation,Environmental research 11,Volume 11,Issue 1,1976,Pages 13-33的给药方案),频率为每天一次。在气管中插入一个22G 针头的3ml注射器,向肺中注入2mL 0.9%生理盐水,收集支气管肺泡灌洗液(BALF)。收集的BALF分装于无菌1.5mLEP管中,置于干冰上冷冻,-80℃保存至空斑试验分析。结果见表14和图13。
表13棉鼠体内给药方案
Figure BDA0002938661620000212
Figure BDA0002938661620000221
注:本实施例中使用的IL29突变体为IL29 DE+CS。
表14不同药物对RSV感染棉鼠模型体内药效结果
Figure BDA0002938661620000222
表14和图13数据表明,RSV接种后可以在棉鼠体内大量复制,受试药物IL29突变体在设定条件下(接种后1小时给药的治疗模型),可以显著抑制RSV病毒在小鼠体内的复制,接种后1小时(1μg)首次给药组(第2、3、 4组)棉鼠支气管灌洗液中的病毒滴度和对照组相比均有统计学差异,并且 3个剂量组(第2-4组)显示出了剂量相关性,显示极佳的体内抗RSV药效。棉鼠被呼吸道合胞病毒感染后,病毒会在其肺部的支气管大量复制,而支气管灌洗液的病毒载量非常好的反映了的肺内的病毒复制情况。因此,IL29 突变体显示除了非常好的对呼吸道合胞病毒的治疗潜力。
实施例9:IL29突变体对新型冠状病毒(2019-nCov)的体外药效测定
在无菌96孔培养板的每孔中加入200μl浓度为5×104个细胞/ml Vero E6 细胞(非洲绿猴肾细胞系),在37℃5%CO2培养24小时;将受试药物IL29 DE+CS稀释成100ng/ml,设定5个复孔,每孔加入100μl,作用24h;每孔加入100μl 100TCID50/ml滴度的病毒2019-nCoV(由中国医学科学院医学实验动物研究所病原中心-80℃保存,滴度为105TCID50/ml)、空白对照(溶剂对照)和病毒对照(阴性对照);将细胞在37℃,5%CO2孵箱孵育4-5天;在光学显微镜下观察细胞病变(cytopathic effect,CPE),细胞完全病变记录为“++++”,75%病变记录为“+++”,50%病变记录为“++”,25%病变记录为“+”,未病变记录为“-”。
结果显示:IL29突变体在100ng/ml(5nmol/L)浓度下,病变记录为“-”,100%保护了Vero E6细胞免受新冠病毒的侵染,显示出了非常好的抗新冠病毒 (2019-nCov)感染的效果。
实施例10:IL29突变体对小鼠体内流感病毒的药效测定
按照表15的给药方案,测定流感病毒在BALB/c小鼠(上海灵畅生物科技有限公司提供)体内药效,每组8只小鼠。结果见图14和图15。
表15测定IL29突变体对小鼠体内甲型流感病毒药效的方案
Figure BDA0002938661620000231
Figure BDA0002938661620000241
可见,在甲型流感病毒WSN/33的小鼠感染模型中,感染后48小时给药,IL29 DE+CS可以显著延长感染小鼠的生存期,对小鼠起到保护作用。实施例11:IL29 DE+CS治疗严重呼吸道窘迫综合征体内疗效
雄性C57小鼠(18-22g,30只,上海灵畅生物科技有限公司)麻醉后,剪开皮肤暴露气管;经气管缓慢注射脂多糖LPS溶液(50ul/只,0.3mg/kg)复制急性肺损伤模型;监测动物体重及健康状况,自建模开始到测定结束共计 24h。
根据表16的给药方案,测定地塞米松(dexamethasone,DEX)和IL29 DE+CS在严重呼吸道窘迫综合征小鼠模型中的疗效。建模后24h将小鼠安乐死,取肺组织固定用于后续病理学检测,结果见图16-18a-c。
表16测定地塞米松和IL29 DE+CS治疗严重呼吸道窘迫综合征体内疗效的方案
分组 动物数 模型 药物 给药方式
组1 6 生理盐水 雾化
组2 6 生理盐水 雾化
组3 6 DEX-3mg/kg 口服
组4 6 IL29 DE+CS-240μg/kg* 雾化
组5 6 IL29 DE+CS-10mg/kg 皮下
*组4为雾化组,药物浓度为1mg/ml,雾化30min。动物造模前给药,造模后 12h再次给药。
可见,在LPS诱导的小鼠急性肺损伤模型中研究显示,在组织学评价中,与模型组相比,IL29 DE+CS雾化和皮下给药组有显著性的减轻肺损伤和炎症反应的疗效。
实施例12:IL29突变体对非洲绿猴肾细胞Vero的毒性作用
在Vero细胞培养体系内,采用CCK-8法检测不同浓度的抗体对Vero细胞的毒性。
将Vero细胞以5000个/孔的浓度接种至96孔培养板,培养至细胞单层,弃掉培养液,采用Hank’s溶液洗涤细胞2次;采用MEM培养基分别稀释受试药物IL29突变体IL29 DE+CS和瑞德西韦(Remdesivir),起始浓度分别为 1000nmol/L(19.6μg/mL)和50μmol/L,连续3倍稀释8个浓度。每个药物浓度设3复孔,每孔加药液150μL,同时设Vero细胞正常生长对照孔,37℃、5%CO2孵箱培养48h。然后在每孔加入15μL的CCK-8试剂,3小时后用酶标仪测定在450nm处的OD值,计算药物对细胞的剂量毒性效应及最大无毒性浓度,绘制药物-细胞毒性反应曲线。
结果显示,1000nmol/L(19.6μg/mL)及1000nmol/L以下浓度的受试药物IL29 DE+CS对Vero细胞均无明显的毒性作用,细胞存活力大于90%以上。 50μmol/L及50μmol/L以下浓度的瑞德西韦对Vero细胞也无明显的毒性作用,细胞存活力大于90%以上。受试药物IL29 DE+CS CC50>1000nmol/L (19.6μg/mL),具体如图19所示,瑞德西韦CC50>50μmol/L。
实施例13:IL29突变体体外对新型冠状病毒的抑制作用
在Vero细胞培养模型上,采用免疫荧光法和核酸检测试剂盒(荧光PCR 法)检测不同浓度的IL29突变体对新型冠状病毒的预防和治疗作用。
2.1药物病毒混合液配制
实验组:将受试药物IL29突变体IL29 DE+CS浓度从最高100ng/mL起始,用10%FBS的MEM培养基连续5倍稀释7个浓度的样品,并与新型冠状病毒株病毒液(浙江大学传染病诊治国家重点实验室保存,TCID50为 10-5.5/mL)按照MOI=100比例混合。
阳性对照组:用10%FBS的MEM培养基将瑞德西韦阳性对照组稀释为 10μM、3μM、1μM、0.3μM、0.1μM、0.03μM的6个终浓度,并与新型冠状病毒株病毒液按照MOI=100比例混合。
其中本实验设置预防模型组和治疗模型组,将Vero细胞用上述实验组中未与病毒混合前的不同浓度的受试药物IL29 DE+CS样品预处理24h作为体外预防模型组,不做预处理的细胞作为体外治疗模型组。
2.2实验过程
将Vero细胞以10000个/孔的浓度接种至48孔培养板,培养至细胞对数生长期。分为预防组、实验组、阳性对照组、阴性对照组(仅加入病毒液) 和单纯细胞组(不加病毒),每个样品设置3个复孔。
其中将预防组中的细胞培养基吸净,加入不同浓度的受试药物IL29 DE+CS样品,每孔500μL。其余细胞不做处理,37℃、5%CO2孵箱培养24h。然后将四组中的细胞培养基均吸净,分别对应加入上述制备的药物病毒混合液,阴性对照组和单纯细胞组的不足部分用培养基补足体积。35℃、5%CO2孵箱培养3h,将细胞培养的培养基吸净,PBS洗涤后再每孔加入相应浓度的药物稀释液500μL,35℃、5%CO2孵箱培养48h。
2.2.1新型冠状病毒核酸检测
吸取培养上清液200μL,用磁珠法核酸提取试剂盒(MVR01,上海之江生物科技股份有限公司)和全自动核酸提取仪(EX3600,上海之江生物科技股份有限公司)提取病毒核酸,最终洗脱体积为50μL。取5μL核酸提取物,采用一步法新型冠状病毒核酸检测试剂盒(荧光PCR法,货号 Z-RR-0479-02-50,国械注准20203400057,上海之江生物科技股份有限公司),检测病毒核酸水平。
结果以Ct值来表示病毒的水平。Ct值与病毒拷贝数对应关系为: y=-3.33x+48.69,其中y为Ct值,x是以10为底的病毒数的对数。抑制率计算公式为:抑制率=[1-10^((y病毒对照-y)/3.33)]×100%。实验结果如下表17和图 20:
表17各组对新型冠状病毒的抑制率测定结果
Figure BDA0002938661620000261
Figure BDA0002938661620000271
由上结果可知,预防组中0.0064ng/mL及0.0064ng/mL以上浓度的受试药物对新型冠状病毒感染复制均有抑制作用,其中4ng/mL及4ng/mL以上浓度的受试药物对病毒的抑制率达到98%以上;治疗组中0.0064ng/mL及以上浓度的受试药物对新型冠状病毒感染复制均有一定的抑制作用,但抑制效果较预防组差,除0.8ng/mL外,均低于75%。阳性对照组0.3μM及0.3μM 以上浓度的瑞德西韦对病毒的抑制率达到90%以上。
经计算,受试药物预防组的IC50=0.0196ng/mL,治疗组的 IC50=0.0612ng/mL,阳性对照组IC50=0.12μmol/L。计算可知受试药物的预防组安全指数SI>106,治疗组的安全指数SI为>3.2×105,显示出良好的细胞毒性选择性。
2.2.2免疫荧光法检测
将上述48孔板中培养的细胞培养上清吸净,用PBS洗涤;每孔加入 200μL冰的80%丙酮溶液4℃固定30min后,PBS洗涤再入200μL含3%BSA 的PBS封闭液室温封闭30min,PBS洗涤后加入200μL的一抗(稀释2000 倍的兔抗SARS-CoV2 NP)蛋白血清(北京义翘神州科技股份有限公司), 4℃孵育过夜。吸掉一抗,PBS洗涤加入稀释1500倍的200μL FITC标记的羊抗兔IgG二抗(Jackson),室温避光孵育2h。吸掉二抗,PBS洗涤,加入200μL用PBS 1:500稀释DAPI,室温避光孵育5min。吸掉DAPI染液, PBS洗涤,镜检。
免疫荧光结果与核酸检测结果一致,预防组中0.032ng/mL及0.032ng/mL 以上浓度的受试药物对新冠病毒体外感染均具有一定的抑制作用,其中 4ng/mL及4ng/mL以上浓度的受试药物对病毒感染具有显著的抑制效果。治疗组中0.032ng/mL及0.032ng/mL以上浓度的受试药物对新冠病毒体外感染具有一定的抑制作用,但抑制效果较预防组低。阳性对照组0.3μM及0.3μM 以上浓度的瑞德西韦对病毒体外感染具有显著的抑制作用。具体结果见结果见图21、图22和图23。
序列表:
SEQ ID NO:1
KPTTTGKGC HIGRFKSLSP QELASFKKAR DALEESLKLK NWSCSSPVFPGNWDLRLLQVRERPVALEAE LALTLKVLEA AAGPALEDVL DQPLHTLHHI LSQLQACIQPQPTAGPRPRGRLHHWLHRLQ EAPKKESAGC LEASVTFNLF RLLTRDLKYV ADGNLCLRTS THPEST
SEQ ID NO:2
GPVPTSKPTTTGKGCHIGRFKSLSPQELASFKKARDALEESLKLKNWSCSS PVFPGNWDLRLLQVRERPVALEAELALTLKVLEAAAGPALEDVLDQPLH TLHHILSQLQACIQPQPTAGPRPRGRLHHWLHRLQEAPKKESAGCLEASV TFNLFRLLTRDLKYVADGNLCLRTSTHPEST
SEQ ID NO:3
MAAAWTVVLVTLVLGLAVAGPVPTSKPTTTGKGCHIGRFKSLSPQELASF KKARDALEESLKLKNWSCSSPVFPGNWDLRLLQVRERPVALEAELALTL KVLEAAAGPALEDVLDQPLHTLHHILSQLQACIQPQPTAGPRPRGRLHHW LHRLQEAPKKESAGCLEASVTFNLFRLLTRDLKYVADGNLCLRTSTHPES T
SEQ ID NO:4
MKPTTTGKGC HIGRFKSLSP QELASFKKAR DALEESLKLK NWSCSSPVFPGNWDLRLLQVRERPVALEAE LALTLKVLEA AAGPALEDVL DQPLHTLHHI LSQLQACIQPQPTAGPRPRGRLHHWLHRLQ EAPKKESAGC LEASVTFNLF RLLTRDLKYV AEGNLCLRTS THPEST
SEQ ID NO:5
MKPTTTGKGC HIGRFKSLSP QELASFKKAR DALEESLKLK NWSCSSPVFPGNWDLRLLQVRERPVALEAE LALTLKVLEA AAGPALEDVL DQPLHTLHHI LSQLQACIQPQPTAGPRPRGRLHHWLHRLQ EAPKKESAGC LEASVTFNLF RLLTRDLKYV AEGNLSLRTS THPEST
SEQ ID NO:6
MKPTTTGKGC HIGRFKSLSP QELASFKKAR DALEESLKLK NWSCSSPVFPGNWDLRLLQVRERPVALEAE LALTLKVLEA AAGPALEDVL DQPLHTLHHI LSQLQACIQPQPTAGPRPRGRLHHWLHRLQ EAPKKESAGC LEASVTFNLF RLLTRDLKYV ASGNLCLRTS THPEST
SEQ ID NO:7
MKPTTTGKGC HIGRFKSLSP QELASFKKAR DALEESLKLK NWSCSSPVFPGNWDLRLLQVRERPVALEAE LALTLKVLEA AAGPALEDVL DQPLHTLHHI LSQLQACIQPQPTAGPRPRGRLHHWLHRLQ EAPKKESAGC LEASVTFNLF RLLTRDLKYV ASGNLSLRTS THPEST
SEQ ID NO:8
MKPTTTGKGC HIGRFKSLSP QELASFKKAR DALEESLKLK NWSCSSPVFPGNWDLRLLQVRERPVALEAE LALTLKVLEA AAGPALEDVL DQPLHTLHHI LSQLQACIQPQPTAGPRPRGRLHHWLHRLQ EAPKKESAGC LEASVTFNLF RLLTRDLKYV ADANLCLRTS THPEST
SEQ ID NO:9
MKPTTTGKGC HIGRFKSLSP QELASFKKAR DALEESLKLK NWSCSSPVFPGNWDLRLLQVRERPVALEAE LALTLKVLEA AAGPALEDVL DQPLHTLHHI LSQLQACIQPQPTAGPRPRGRLHHWLHRLQ EAPKKESAGC LEASVTFNLF RLLTRDLKYV ADANLSLRTS THPEST
SEQ ID NO:10,
MKPTTTGKGC HIGRFKSLSP QELASFKKAR DALEESLKLK NWSCSSPVFPGNWDLRLLQVRERPVALEAE LALTLKVLEA AAGPALEDVL DQPLHTLHHI LSQLQACIQPQPTAGPRPRGRLHHWLHRLQ EAPKKESAGC LEASVTFNLF RLLTRDLKYV ADGNLSLRTS THPEST
SEQ ID NO:11
Figure BDA0002938661620000311
Figure BDA0002938661620000321
SEQ ID NO:12
Figure BDA0002938661620000322
SEQ ID NO:13
Figure BDA0002938661620000323
SEQ ID NO:14
Figure BDA0002938661620000331
SEQ ID NO:15
Figure BDA0002938661620000332
SEQ ID NO:16
Figure BDA0002938661620000333
Figure BDA0002938661620000341
SEQ ID NO:17
Figure BDA0002938661620000342
SEQ ID NO:18
Figure BDA0002938661620000343
序列表
<110> 杭州先为达生物科技有限公司
<120> 一种白细胞介素29突变体蛋白
<130> PD01201
<150> 2020104618263
<151> 2020-05-27
<160> 18
<170> PatentIn version 3.5
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<212> PRT
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Lys Pro Thr Thr Thr Gly Lys Gly Cys His Ile Gly Arg Phe Lys Ser
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Leu Ser Pro Gln Glu Leu Ala Ser Phe Lys Lys Ala Arg Asp Ala Leu
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Glu Glu Ser Leu Lys Leu Lys Asn Trp Ser Cys Ser Ser Pro Val Phe
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Pro Gly Asn Trp Asp Leu Arg Leu Leu Gln Val Arg Glu Arg Pro Val
50 55 60
Ala Leu Glu Ala Glu Leu Ala Leu Thr Leu Lys Val Leu Glu Ala Ala
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Ala Gly Pro Ala Leu Glu Asp Val Leu Asp Gln Pro Leu His Thr Leu
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His His Ile Leu Ser Gln Leu Gln Ala Cys Ile Gln Pro Gln Pro Thr
100 105 110
Ala Gly Pro Arg Pro Arg Gly Arg Leu His His Trp Leu His Arg Leu
115 120 125
Gln Glu Ala Pro Lys Lys Glu Ser Ala Gly Cys Leu Glu Ala Ser Val
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Ile Gly Arg Phe Lys Ser Leu Ser Pro Gln Glu Leu Ala Ser Phe Lys
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Lys Ala Arg Asp Ala Leu Glu Glu Ser Leu Lys Leu Lys Asn Trp Ser
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Val Arg Glu Arg Pro Val Ala Leu Glu Ala Glu Leu Ala Leu Thr Leu
65 70 75 80
Lys Val Leu Glu Ala Ala Ala Gly Pro Ala Leu Glu Asp Val Leu Asp
85 90 95
Gln Pro Leu His Thr Leu His His Ile Leu Ser Gln Leu Gln Ala Cys
100 105 110
Ile Gln Pro Gln Pro Thr Ala Gly Pro Arg Pro Arg Gly Arg Leu His
115 120 125
His Trp Leu His Arg Leu Gln Glu Ala Pro Lys Lys Glu Ser Ala Gly
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180
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<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> artificial
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Ala Val Ala Gly Pro Val Pro Thr Ser Lys Pro Thr Thr Thr Gly Lys
20 25 30
Gly Cys His Ile Gly Arg Phe Lys Ser Leu Ser Pro Gln Glu Leu Ala
35 40 45
Ser Phe Lys Lys Ala Arg Asp Ala Leu Glu Glu Ser Leu Lys Leu Lys
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Asn Trp Ser Cys Ser Ser Pro Val Phe Pro Gly Asn Trp Asp Leu Arg
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Leu Leu Gln Val Arg Glu Arg Pro Val Ala Leu Glu Ala Glu Leu Ala
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Leu Thr Leu Lys Val Leu Glu Ala Ala Ala Gly Pro Ala Leu Glu Asp
100 105 110
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Gln Ala Cys Ile Gln Pro Gln Pro Thr Ala Gly Pro Arg Pro Arg Gly
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Arg Leu His His Trp Leu His Arg Leu Gln Glu Ala Pro Lys Lys Glu
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Ser Ala Gly Cys Leu Glu Ala Ser Val Thr Phe Asn Leu Phe Arg Leu
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<212> PRT
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> artificial
<400> 4
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Ser Leu Ser Pro Gln Glu Leu Ala Ser Phe Lys Lys Ala Arg Asp Ala
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Leu Glu Glu Ser Leu Lys Leu Lys Asn Trp Ser Cys Ser Ser Pro Val
35 40 45
Phe Pro Gly Asn Trp Asp Leu Arg Leu Leu Gln Val Arg Glu Arg Pro
50 55 60
Val Ala Leu Glu Ala Glu Leu Ala Leu Thr Leu Lys Val Leu Glu Ala
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Ala Ala Gly Pro Ala Leu Glu Asp Val Leu Asp Gln Pro Leu His Thr
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Leu His His Ile Leu Ser Gln Leu Gln Ala Cys Ile Gln Pro Gln Pro
100 105 110
Thr Ala Gly Pro Arg Pro Arg Gly Arg Leu His His Trp Leu His Arg
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Leu Gln Glu Ala Pro Lys Lys Glu Ser Ala Gly Cys Leu Glu Ala Ser
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Val Thr Phe Asn Leu Phe Arg Leu Leu Thr Arg Asp Leu Lys Tyr Val
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Ala Glu Gly Asn Leu Cys Leu Arg Thr Ser Thr His Pro Glu Ser Thr
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<223> artificial
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Ser Leu Ser Pro Gln Glu Leu Ala Ser Phe Lys Lys Ala Arg Asp Ala
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Leu Glu Glu Ser Leu Lys Leu Lys Asn Trp Ser Cys Ser Ser Pro Val
35 40 45
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Val Ala Leu Glu Ala Glu Leu Ala Leu Thr Leu Lys Val Leu Glu Ala
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Ala Ala Gly Pro Ala Leu Glu Asp Val Leu Asp Gln Pro Leu His Thr
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Leu His His Ile Leu Ser Gln Leu Gln Ala Cys Ile Gln Pro Gln Pro
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Thr Ala Gly Pro Arg Pro Arg Gly Arg Leu His His Trp Leu His Arg
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<223> artificial
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Ser Leu Ser Pro Gln Glu Leu Ala Ser Phe Lys Lys Ala Arg Asp Ala
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Ala Ala Gly Pro Ala Leu Glu Asp Val Leu Asp Gln Pro Leu His Thr
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<223> artificial
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cgcgaacgtc cggttgcgct ggaagcggaa ctggcgctga ccctgaaagt gctggaagcg 240
gcagcgggtc cggcgctgga agatgttctg gatcagccgc tgcacaccct gcatcatatt 300
ctgtcgcagc tgcaggcgtg cattcaaccg cagccgaccg cgggcccgcg tccgcgcggc 360
cgtctgcatc actggctgca ccgtctgcag gaagccccga agaaagagtc ggcgggctgt 420
ctggaagcgt cggtgacctt caatctgttc cgtctgctga cccgtgatct gaaatacgtt 480
gcgagcggca atctgtctct gcgtacctcg acccacccgg aatcgaccta ataataa 537
<210> 13
<211> 537
<212> DNA
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<220>
<223> artificial
<400> 13
atgaaaccga ccacgaccgg caaaggctgc catattggtc gctttaagtc gctgtcgccg 60
caggaactgg cgagcttcaa gaaagcccgt gatgccctgg aggaatcgct gaaactgaag 120
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ctgtcgcagc tgcaggcgtg cattcaaccg cagccgaccg cgggcccgcg tccgcgcggc 360
cgtctgcatc actggctgca ccgtctgcag gaagccccga agaaagagtc ggcgggctgt 420
ctggaagcgt cggtgacctt caatctgttc cgtctgctga cccgtgatct gaaatacgtt 480
gcggacgcga atctgtctct gcgtacctcg acccacccgg aatcgaccta ataataa 537
<210> 14
<211> 528
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> artificial
<400> 14
atgaaaccga ccacgaccgg caaaggctgc catattggtc gctttaagtc gctgtcgccg 60
caggaactgg cgagcttcaa gaaagcccgt gatgccctgg aggaatcgct gaaactgaag 120
aactggagct gtagctcgcc ggtgttcccg ggcaactggg atctgcgtct gctgcaggtt 180
cgcgaacgtc cggttgcgct ggaagcggaa ctggcgctga ccctgaaagt gctggaagcg 240
gcagcgggtc cggcgctgga agatgttctg gatcagccgc tgcacaccct gcatcatatt 300
ctgtcgcagc tgcaggcgtg cattcaaccg cagccgaccg cgggcccgcg tccgcgcggc 360
cgtctgcatc actggctgca ccgtctgcag gaagccccga agaaagagtc ggcgggctgt 420
ctggaagcgt cggtgacctt caatctgttc cgtctgctga cccgtgatct gaaatacgtt 480
gcggaaggca atctgtgtct gcgtacctcg acccacccgg aatcgacc 528
<210> 15
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<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> artificial
<400> 15
atgaaaccga ccacgaccgg caaaggctgc catattggtc gctttaagtc gctgtcgccg 60
caggaactgg cgagcttcaa gaaagcccgt gatgccctgg aggaatcgct gaaactgaag 120
aactggagct gtagctcgcc ggtgttcccg ggcaactggg atctgcgtct gctgcaggtt 180
cgcgaacgtc cggttgcgct ggaagcggaa ctggcgctga ccctgaaagt gctggaagcg 240
gcagcgggtc cggcgctgga agatgttctg gatcagccgc tgcacaccct gcatcatatt 300
ctgtcgcagc tgcaggcgtg cattcaaccg cagccgaccg cgggcccgcg tccgcgcggc 360
cgtctgcatc actggctgca ccgtctgcag gaagccccga agaaagagtc ggcgggctgt 420
ctggaagcgt cggtgacctt caatctgttc cgtctgctga cccgtgatct gaaatacgtt 480
gcgagcggca atctgtgtct gcgtacctcg acccacccgg aatcgaccta ataataa 537
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<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> artificial
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atgaaaccga ccacgaccgg caaaggctgc catattggtc gctttaagtc gctgtcgccg 60
caggaactgg cgagcttcaa gaaagcccgt gatgccctgg aggaatcgct gaaactgaag 120
aactggagct gtagctcgcc ggtgttcccg ggcaactggg atctgcgtct gctgcaggtt 180
cgcgaacgtc cggttgcgct ggaagcggaa ctggcgctga ccctgaaagt gctggaagcg 240
gcagcgggtc cggcgctgga agatgttctg gatcagccgc tgcacaccct gcatcatatt 300
ctgtcgcagc tgcaggcgtg cattcaaccg cagccgaccg cgggcccgcg tccgcgcggc 360
cgtctgcatc actggctgca ccgtctgcag gaagccccga agaaagagtc ggcgggctgt 420
ctggaagcgt cggtgacctt caatctgttc cgtctgctga cccgtgatct gaaatacgtt 480
gcggacgcga atctgtgtct gcgtacctcg acccacccgg aatcgaccta ataataa 537
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<212> DNA
<213> Artificial Sequence
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<223> artificial
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atgaaaccga ccacgaccgg caaaggctgc catattggtc gctttaagtc gctgtcgccg 60
caggaactgg cgagcttcaa gaaagcccgt gatgccctgg aggaatcgct gaaactgaag 120
aactggagct gtagctcgcc ggtgttcccg ggcaactggg atctgcgtct gctgcaggtt 180
cgcgaacgtc cggttgcgct ggaagcggaa ctggcgctga ccctgaaagt gctggaagcg 240
gcagcgggtc cggcgctgga agatgttctg gatcagccgc tgcacaccct gcatcatatt 300
ctgtcgcagc tgcaggcgtg cattcaaccg cagccgaccg cgggcccgcg tccgcgcggc 360
cgtctgcatc actggctgca ccgtctgcag gaagccccga agaaagagtc ggcgggctgt 420
ctggaagcgt cggtgacctt caatctgttc cgtctgctga cccgtgatct gaaatacgtt 480
gcggacggca atctgtctct gcgtacctcg acccacccgg aatcgaccta ataataa 537
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<211> 534
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> artificial
<400> 18
aaaccgacca cgaccggcaa aggctgccat attggtcgct ttaagtcgct gtcgccgcag 60
gaactggcga gcttcaagaa agcccgtgat gccctggagg aatcgctgaa actgaagaac 120
tggagctgta gctcgccggt gttcccgggc aactgggatc tgcgtctgct gcaggttcgc 180
gaacgtccgg ttgcgctgga agcggaactg gcgctgaccc tgaaagtgct ggaagcggca 240
gcgggtccgg cgctggaaga tgttctggat cagccgctgc acaccctgca tcatattctg 300
tcgcagctgc aggcgtgcat tcaaccgcag ccgaccgcgg gcccgcgtcc gcgcggccgt 360
ctgcatcact ggctgcaccg tctgcaggaa gccccgaaga aagagtcggc gggctgtctg 420
gaagcgtcgg tgaccttcaa tctgttccgt ctgctgaccc gtgatctgaa atacgttgcg 480
gacggcaatc tgtgtctgcg tacctcgacc cacccggaat cgacctaata ataa 534

Claims (11)

1.一种白细胞介素29(IL29)突变体蛋白,包含SEQ ID NO:1所示氨基酸序列上第161或第162位氨基酸的取代突变,其中所述第161位的天冬氨酸(D)或者第162位的甘氨酸(G)被其它天然氨基酸取代。
2.权利要求1的蛋白的融合蛋白,其中所述蛋白在N端或C端与其它多肽或蛋白融合。
3.权利要求1的蛋白的偶联物,其中所述蛋白与聚烷氧化合物偶联,所述聚烷氧化合物例如聚乙二醇,例如直链或支链聚乙二醇,具体是单甲氧基聚乙二醇丙醛(mPEG丙醛),例如20kD、30kD或40kD的mPEG丙醛。
4.一种多核苷酸,编码权利要求1的蛋白或权利要求2的融合蛋白。
5.包含权利要求4的多核苷酸的载体。
6.包含权利要求4的多核苷酸或权利要求5的载体的宿主细胞。
7.一种制备权利要求1的蛋白或权利要求2的融合蛋白的方法,包括使权利要求6的宿主细胞表达所述蛋白或融合蛋白,并从所述宿主细胞培养物中分离所述蛋白或融合蛋白。
8.一种药物组合物,包含权利要求1的蛋白、权利要求2的融合蛋白或权利要求3的偶联物和药学上可接受的载体。
9.一种制品或试剂盒,包含权利要求1的蛋白、权利要求2的融合蛋白、权利要求3的偶联物或权利要求8的药物组合物。
10.权利要求1的蛋白、权利要求2的融合蛋白、权利要求3的偶联物或权利要求8任一项的药物组合物在制备用于预防和/或治疗病毒感染性疾病和肿瘤的药物中的用途。
11.一种预防和/或治疗病毒感染性疾病和肿瘤的方法,包括给药受试者治疗有效量的权利要求1的蛋白、权利要求2的融合蛋白、权利要求3的偶联物或权利要求8的药物组合物。
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