CN1405181A - 血清白蛋白与干扰素的融合蛋白 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种血清白蛋白与干扰素的融合蛋白，编码融合蛋白的DNA序列，携带该DNA序列的细菌、酵母、动物细胞、植物细胞；本发明的融合蛋白包括与人血清白蛋白至少85％序列同源的第一区和与人干扰素至少85％序列同源的第二区，该融合蛋白可以在不改变融合蛋白特性的前提下，进行个别氨基酸残基的取代、缺失或加入；本发明融合蛋白的第一区与第二区之间设有连接肽，连接肽的通式是[GlyGly GlyGly Ser]_n，n为1－10的整数；本发明的融合蛋白既有人干扰素的特性，半衰期又得到了延长，在药学领域将会得到广泛应用。

Description

血清白蛋白与干扰素的融合蛋白

技术领域

本发明涉及一种融合蛋白，特别是血清白蛋白与干扰素的融合蛋白。

背景技术

血清白蛋白是血浆的重要成份，也是许多内源因子和外源药物的载体，正常情况下不易透过肾小球。人血清白蛋白(序列1)是一种585个氨基酸残基组成的蛋白质(A.Dugaiczyk et a1.，PNAS，1982 79：71-75)，其分子量约为66.5KD，血浆半衰期长达2周以上。

人血清白蛋白(HSA)在细胞中是以一种含18个氨基酸残基的信号肽和6个前肽的原肽形式合成的，信号肽和前肽在转运和分泌过程被切除。人血清白蛋白已成功地在多种宿主中表达(EP330451和EP361991)。

干扰素(IFN)分为I型和II型，人I型干扰素主要包括，IFNα和IFNβ，两者共用一种受体-IFNα/β受体，II型干扰素主要为IFNγ。IFNα分为多种亚型，如IFNα2a、IFNα2b、IFNα1b等，有人根据这些亚型的特点设计了共有干扰素IFNαcon(consensus interferon)。各型干扰素的氨基酸序列在孙卫民等编著的《细胞因子研究方法学》(人民卫生出版社，1999，p541-576)和吴梧桐等编著的《基因工程药物—基础与临床》(人民卫生出版社，1992，p154-164)有详细叙述。天然的IFNα由白细胞产生，由165至166个氨基酸组成，有2对二硫键，(C1-C98，C29-C138或C1-C99，C29-C139)，天然的IFNβ由成纤维细胞产生，由166个氨基酸组成，有1对二硫键，(C31-C141)，天然的IFNγ由127至143个氨基酸组成，没有二硫键。I型干扰素(包括IFNα和IFNβ)的生物活性基本相同，主要包括抗病毒、抗细胞增殖和免疫调节作用，临床上可用于治疗病毒性肝炎(包括乙型肝炎、丙型肝炎等)、肿瘤、多发性硬化症等，II型干扰素抗细胞增殖和免疫调节作用较强，抗病毒能力较弱。临床上可用于治疗类风湿关节炎、慢性肉芽肿等疾病，现在用于治疗的rhIFN主要是由大肠杆菌表达的。

由于IFN分子量较小，易被肾小球滤过，因而临床应用时，血浆半衰期较短，一般需要大剂量频繁用药，如每周2-3次，而IFN治疗肝炎、肿瘤、多发性硬化症、类风湿等疾病时，治疗周期常常长达数月甚至数年，这种长期大剂量频繁用药不仅增加了病人的痛苦和治疗费用，而且易产生毒副反应。

发明内容

本发明的目的是提供一种集血清白蛋白与干扰素的特性为一体的血清白蛋白与干扰素融合蛋白。

本发明的血清白蛋白与干扰素的融合蛋白，包括与人血清白蛋白至少85％序列同源的第一区和与人干扰素至少85％序列同源的第二区。

其中优选的是包括与人血清白蛋白至少95％序列同源的第一区和与人干扰素至少95％序列同源的第二区。

最优选的是包括与人血清白蛋白氨基酸残基序列相同的第一区和与人干扰素氨基酸残基序列相同的第二区，或上述二区的功能等同物。

所述功能等同物是在不改变所述融合蛋白特性的前提下，对融合蛋白个别氨基酸残基的取代、缺失或加入得到的多肽。

在本发明的融合蛋白中，可以是与人血清白蛋白同源的第一区位于融合蛋白的N-末端，与人干扰素同源的第二区位于融合蛋白的C-末端；也可以是与人干扰素同源的第二区位于融合蛋白的N-末端，与人血清白蛋白同源的第一区位于融合蛋白的C-末端，但前一种情况的基因在酵母中的表达较高。

为了使融合蛋白两部分间有较大的间隔，使干扰素部分最大可能地与干扰素受体结合，所述与人血清白蛋白同源的第一区与人干扰素同源的第二区之间设有连接肽，所述连接肽的通式是[GlyGly GlyGly Ser]_n，n为1-10的整数；其中，优选的是n为1-3的整数。

本发明的干扰素可以是IFNα、IFNβ，也可以是IFNγ，当干扰素是IFNα时，可以是IFNα2a，IFNα1b，IFNα2b或共有干扰素IFNαcon。

本发明的另一个目的是提供编码本发明融合蛋白的DNA序列。

包括与人血清白蛋白氨基酸残基序列相同的第一区和与人干扰素氨基酸残基序列相同的第二区的融合蛋白的DNA序列。其中第一区与人血清白蛋白氨基酸残基序列相同，第二区与人干扰素氨基酸残基序列相同，中间设有GlyGlyGlyGly Ser连接肽的融合蛋白。

本发明的又一个目的是提供携带编码本发明融合蛋白的DNA序列的重组表达载体。

本发明的重组表达载体包括pHIL-D2HSAIFN质粒、PD3HSAIFN0质粒、PD3HSAIFN2质粒、pPIC9IFN-HSA质粒等。

本发明的再一个目的是提供表达本发明融合蛋白编码基因的宿主。

本发明的宿主可以是被重组表达载体或重组表达载体的一部分转化，含有本发明融合蛋白编码基因的细菌、酵母、动物细胞或植物细胞；其中优选的是酵母，更优选的是毕赤酵母，最优选的是毕赤酵母GS115。

本发明将白蛋白分子，或其至少85％序列同源的类似物与干扰素，或其至少85％序列同源的类似物融合，所形成的融合蛋白既保留了与干扰素受体结合的活性，同时与干扰素相比，其血浆半衰期又得到了延长。本发明的融合蛋白既可以保留激活干扰素受体的活性，作为该受体的激动剂，制造成干扰素类药物，也可以仅保留与该受体结合的活性，作为该受体的抑制剂，制造成用于治疗某些与干扰素或其受体过量表达有关疾病的药物。

人血清白蛋白天然存在多态性，本发明融合蛋白中的人血清白蛋白部分也包括这些多态型。

编码HSA的多聚核苷酸和编码hIFN的多聚核苷酸可以用本领域周知的方法，如PCR(Saiki等Science.239：487-491，1988)、RT-PCR方法、人工合成的方法和构建筛选cDNA文库的方法等获得，用作PCR模板和用于构建cDNA文库的mRNA或cDNA可以来源于任何含有相应mRNA或cDNA的组织、细胞、及文库等，如从人肝胎cDNA文库(购自Clontech Laboratories Inc.USA)获得。也可以用人工合成的方法获得，人工合成时可选用宿主偏爱的密码子，这样往往可以提高产物的表达。编码IFNα(包括IFNα1b、IFNα2b、IFNα2a等)的多聚核苷酸可以用RT-PCR的方法从用新城鸡瘟病毒诱导的人外周血白细胞的RNA制品中获得，编码IFNαcon的多聚核苷酸可以用人工合成的方法获得，编码IFNβ的多聚核苷酸可以用RT-PCR的方法从用干扰素、聚肌胞、放线菌酮和放线菌素诱导的人成纤维细胞、羊膜细胞、皮肤癌细胞的RNA制品中获得。若需要可用本领域公知的方法对多聚核苷酸进行突变、缺失、插入、和与其它多聚核苷酸连接等。编码HSA和编码hIFN的多聚核苷酸的融合，在保持各自阅读框架不变的前提下，可以用本领域周知的各种方法，如通过PCR的方法，在编码序列的两侧引入限制性内切酶识别位点，通过酶切产生粘性末端，编码HSA和编码hIFN的多聚核苷酸的粘性末端用DNA连接酶连接，从而获得编码融合蛋白的基因。如果需要可在本发明的编码融合蛋白基因的两侧引入多聚核苷酸，引入的多聚核苷酸可有限制性内切酶识别位点。可用本领域公知的方法将含编码融合蛋白序列的核酸克隆到各种表达载体中去。所用标准的分子克隆过程见J.萨姆布鲁克等(J.萨姆布鲁克等，《分子克隆实验指南》第二版，科学出版社，1995.)的叙述。

许多表达载体和其对应的宿主可以从公司购得，如酵母表达载体pHIL-D₂，pPIC9，pHIL-S₁(Invitrogen Corp.San Diego.California.USA)，动物细胞表达载体pSVK3、pMSG(Amersham Pharmacia Biotech Inc.USA)等。优选的方法是将编码本发明中的融合蛋白或多肽的核酸克隆至酵母表达载体pHIL-D₂，pPIC9等，这些质粒为酵母整合型质粒，带有His4选择性标记。醇氧化酶操纵子(AOX1)5’序列和3’序列，用于方便编码基因整合至酵母染色体，和控制编码基因的表达。这些质粒及对应的宿主菌等可以从Invitrogen Corp.San Diego.California.USA构得，优选的启动子为AOX1。

表达融合蛋白的宿主可以是酵母、哺乳动物细胞、细菌、动物、植物等。融合蛋白或多肽可以存在于宿主细胞内，也可以是从宿主中分泌出来，优选的，是从宿主中分泌出来。分泌所用的信号肽，优选的是天然的人血清白蛋白的信号肽，或酵母MFα信号肽，或这两种信号肽的类似物。更优选的用天然的人血清白蛋白的信号肽，用该信号肽时融合蛋白表达水平较高。融合蛋白或多肽也可以不用信号肽，而在酵母中以胞内可溶形式表达。编码融合蛋白的核酸，可以插入至宿主染色体，或以游离质粒形式存在。

转化所需核酸至宿主细胞中去可用通常的方法，如：电穿孔，制备感受态的原生质球等。成功转化的细胞，即含有本发明DNA构建体的细胞，可通过人们熟知的技术加以鉴定，如细胞经收集并裂解，提取DNA，然后PCR方法鉴定。或者，细胞培养上清中或细胞破碎液中的蛋白可用抗HSA或抗IFN的抗体检测。

可以通过培养含有本发明DNA构建体的宿主，如重组酵母、重组哺乳动物细胞、重组细菌、转基因动植物等，生产本发明的融合蛋白。具体的培养方法，可以用摇瓶或生物反应器等，生产时优选的为生物反应器。培养基应能提供菌体(或细胞)生长和产物表达所需的物质，应包含氮源、碳源、pH缓冲成分等，培养基配方一般应根据不同培养对象，通过试验获得。培养可分两个阶段，第一阶段主要用于菌体(或细胞)的生长，第二阶段主要用于合成产物。

可以用各种蛋白分离的方法自含有本发明DNA构建体的细胞培养物中分离、纯化融合蛋白。如盐析、沉淀、超滤、液相层析等技术及这些技术的组合。其中液相层析可以用凝胶排阻、亲和、离子交换、疏水、反相等层析技术。

本发明中的融合蛋白可以有各种衍生物，这些衍生物可以是但不局限于其不同形式的盐、修饰产物等。如在多肽的氨基、羧基、羟基、巯基上再进行修饰。所用修饰剂可以但不局限于聚乙二醇，葡聚糖等。

本发明中的融合蛋白及其衍生物可单独使用，优选的为与一个或多个药学上可接受的载体一起组成药物制剂。药物载体一般应与融合蛋白相容且不能对受体自身有害，典型的载体为水、盐水、糖类、醇类或氨基酸，它们需无菌且无致热原。药物制剂可以单位剂量的形式存在，并可通过任何本领域已知的方法制备。这些方法包括将融合蛋白与具有一种或多种辅助成分混合的步骤。优选的药物制剂包括含水的液体制剂和含水量低于10％或不含水的冻干制剂。这些制剂可以含有缓冲剂，盐类，小分子糖类等，使药物的渗透性与受体血液中的渗透性相等或相似。药物制剂可存在于单元剂量或多剂量的容器中，如密封的安瓶，西林瓶或小管中。冻干制剂是将液体制剂冷冻干燥制备的，使用前加入无菌、无热原的液态载体，如注射用水。

优选的单元剂量包括有融合蛋白的日用剂量或单元日用剂量或其适当的亚分。

本发明中的融合蛋白及其衍生物或其药物组合物可以通过任何已知的方法，包括注射(如皮下或肌肉)、静脉输注、透皮、吸入、口服等方法给药。优选的方法为静脉输注或注射给药。治疗包括在一段时间内使用单一剂量或复合剂量。

本发明的融合蛋白及其衍生物或其药物组合物，作为干扰素类药物可用于治疗可用干扰素或其类似物治疗的疾病，如病毒性肝炎(包括乙型、丙型肝炎等)、肿瘤(包括白血病、一些实体瘤等)、多发性硬化症、类风湿等。作为干扰素抑制剂可用于治疗与干扰素或其受体过量表达有关的疾病，如变态反应等。

使用剂量可通过融合蛋白相对于IFN的效价计算出，同时考虑融合蛋白相对于天然IFN延长的半衰期。典型用量为1×10³-1×10⁶U/kg。在由全长HSA和全长IFN融合蛋白中，按照摩尔数相当即意味着使用较大重量的融合蛋白，但使用频率可降低，如一周一次或更少。

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为pHIL-D2HSAIFN质粒的构建，

图2为pD3HSAIFN0质粒的构建

图3为pD3HSAIFN2质粒的构建

图4为pPIC9IFN-HSA质粒构建

图5为纯化的融合蛋白的SDS-PAGE分析

图6为融合蛋白的抗病毒活性

图7为融合蛋白酶联免疫分析

图8为HSA/IFN和rhIFN在小鼠血浆中的代谢，

    其中1：HSA/IFNα2b   2：HSA/IFNβ   3：IFNα2b   4：IFNβ

具体实施方式

实施例1：HSA cDNA的克隆

用PCR方法从人肝胎cDNA文库(购自Clontech Laboratories Inc.USA)获得带有信号肽和前肽编码序列的HSA cDNA，所用的引物HSA1和HSA2用寡聚核苷酸合成仪合成，其中引物HSA2除包括HSA基因的3’末端序列外，还在其3’末端后加入了编码GlyGlyGlyGlySer接头肽的序列。

HSA1：5’GC TTCGAAACCATGAAGTGGGTAACCTTTATTTCCCT3’

HSA2：5’TA GGATCCACCACCACCAAGGCCTAAGGCAGCTTGACTTGC3’

PCR条件为：100μl反应体系中，加入1μl人肝胎cDNA文库，20μmol/L的HSA1和HSA2引物各3μl，2mmol/L的dNTP，10μl，10X反应缓冲液10μl，TaqplusI DNA聚合酶5U。用Perk-Elmer公司的9600 PCR仪，PCR条件为94℃变性1分钟，52℃退火1分钟，72℃延伸3分钟，35个循环后，再72℃延伸10分钟。通过凝胶电泳分析反应物显出一预期大小(1.8KD)的条带，PCR产物电泳纯化，用DNA片段回收试剂盒回收纯化约1.8KD的目标带(实验中的TaqplusI DNA聚合酶、内切酶、连接酶、试剂盒等购自上海生工生物工程技术服务有限公司和北京博大泰克生物基因技术有限公司)。取纯化的HSA cDNA 6μl，加入1μl pGEM-T载化，8μl 2X缓冲液，1μl T4DNA连接酶(pGEM-T载体、缓冲液和酶为Promega Corp.USA产品)，15℃反应过夜，转化JM109感受态细胞(细胞购自北京博大泰克生物基因技术有限公司)。转化菌辅于含x-gal和IPTG和氨苄青霉素(50μg/ml)的LB琼脂平皿上，37℃培养过夜。挑取白色菌落，接种至3ml含氨苄青霉素(50μg/ml)的LB培养基，37℃培养过夜，用常规方法抽提质粒，用PstI酶切，(在载体上和HSA cDNA上各有PstI酶切位点)，电泳分析鉴定阳性克隆。从pGEM-T载体的多克隆位点两端分别测序，并合成两个测序引物：

HSA3：  5’GCCAGAAGACATCCTTAC3’

HSA4：  5’AGTTGGAGTAGACACTTG3’

从两端中部接着测序，完成HSA cDNA全长测序。获得了含有序列正确的HSAcDNA的克隆，JM109(pGEMT-HSA)，这里克隆的HSA cDNA含有其天然的信号肽和前肽部分的编码序列，以便于在表达时，直接利用其信号肽和前肽用于作为分泌信号，同时在HSA cDNA的c末端添加了接头肽GlyGlyGlyGlySer的编码序列。

实施例2：IFNα的cDNA克隆

取正常人外周血加分离淋巴细胞分层液，分离人白细胞，用含5％胎牛血清的DMEM培养基培养，加新城鸡瘟病毒后37℃培养1小时，离心弃上清，重新加入培养基，37℃，5％CO₂培养18小时。用RNA提取试剂盒分离总RNA，用通用RT-PCR试剂盒(这两个试剂盒均购自北京博大泰克生物基因技术有限公司，具体操作按说明书进行)获得逆转录的cDNA，通过PCR方法获得IFNα的cDNA。所用的引物随所需克隆的IFNα亚型的不同略有不同，如克隆IFNα2b、IFNα2a，其引物可用：

IFNα2b-1：5’---ATGGATCC TGT GAT CTC CCT CAA ACC CAC AG---3’

IFNα2b-2：5’---ATGAATTC TTA TTC CTT ACT CCT TAA TCT TTC TTG---3’

克隆IFNα1b，其引物可用：

IFNα1b-1：5’---ATGGATCC TGT GAT CTC CCT GAG ACC CAC AG ---3’

IFNα1b-2：5’---ATGAATTC TTA TTC CTT CCT CCT TAA TCT TTC TTG ---3’

PCR方法为：

100μl反应体系中加入1μl逆转录产物，20μmol/L的IFNα2b-1、IFNα2b-2(或IFNα1b-1、IFNα1b-2)引物各3μl，2mmol/L的dNTP，10μl，10X反应缓冲液10μl，pfu DNA聚合酶5U，(dNTP、反应缓冲液、pfu DNA聚合酶均为上海生物工程技术服务有限公司产品)。用Perk-Elmer公司的9600 PCR仪，PCR条件为94℃变性1分钟，52℃退火30秒，72℃延伸1.5分钟，循环35次。通过凝胶电泳分析反应物显出一预期大小(约0.5kb)的条带，PCR产物用PCR产物回收纯化试剂盒纯化回收。用BamHI和EcoRI酶切，琼脂糖凝胶电泳纯化后，克隆到用BamHI/EcoRI酶解的pUC19质粒上(实验中的pfu酶、内切酶、连接酶、pUC19质粒、试剂盒等购自上海生工生物工程技术服务有限公司和北京博大泰克生物基因技术有限公司)，转化大肠杆菌JM109，每种PCR产物挑选若干克隆，纯化质粒，BamHI-EcoRI区DNA测序，挑选其编码的氨基酸序列分别含有IFNα1b、IFNα2b、IFNα2a序列的克隆，分别命名为pUC-IFNα1b、pUC-IFNα2b、pUC-IFNα2a等。其它亚型的IFNα的cDNA可用相似的方法克隆，共有干扰素的基因可用人工合成的方法获得。

实施例3：IFNβ的cDNA克隆

人羊膜细胞(Wish细胞，中国科学院细胞库提供)用含10％小牛血清的1640培养基培养至细胞铺满瓶底，弃培养基，加含100U/ml IFN，和10％小牛血清的1640培养基继续培养16小时，弃培养基。加入含50μg/ml聚肌胞苷酸，和10μg/ml放线菌酮的1640培养基继续培养4小时，再加放线菌素D 1μg/ml，培养5小时。弃上清，用胰酶消化后，收集细胞，用RNA提取试剂盒分离总RNA，用通用RT-PCR试剂盒(这两个试剂盒均购自北京博大泰克生物基因技术有限公司，具体操作按说明书进行)获得逆转录的cDNA，通过PCR的方法获得IFNβ的cDNA，其引物可用：

IFNβ-1：  5’ATGGATCC ATG AGC TAC AAC TTG CTT GGA3’

IFNβ-2：  5’ATGAATTC TTA GTT TCG GAG GTA ACC TGT AAG TC3’

PCR和克隆方法同实施例2，获得的克隆BamHI-EcoRI区DNA测序，挑选其编码的氨基酸序列与IFNβ序列的克隆，命名为pUC-IFNβ。

实施例4：连接肽为GlyGlyGlyGly Ser时本发明融合蛋白的表达

如图1所示，为了将HSA与IFN以融合蛋白形式从毕赤酵母分泌表达，选择pHIL-D2质粒作为载体(Invitrogen Corp.USA)。在该载体AOX启动子下游NspV与EcoRI位点间插入HSA/IFN基因，因pHIL-D2载体上有两个NspV位点，为了方便操作，首先pHIL-D2载体用ClaI/Sal酶切成3段，回收4kb片段，自身连接后命名为pD3载体。pD3载体用NspV/EcoRI切，回收线性化载体，将实施例2、3构建的pUC19-IFNα1b、pUC19-IFNα2b、pUC19-IFNα2a和pUC19-IFNβ分别用BamHI/EcoRI切，回收约0.5kb的含IFN的cDNA的片段，将实施例1构建的pGEMT-HSA用NspV/BamHI切，回收约1.8kb的含HSA cDNA的片段，将线性化pD3载体与含HSA cDNA和各含IFN cDNA的片段分别用T4连接酶催化连接，转化大肠杆菌JM109，挑选阳性克隆，用NspV/EcoRI和NspV/BamHI酶切鉴定，获得阳性克隆大肠杆菌JM109(pD3HSA IFNα1b)、大肠杆菌JM109(pD3HSA IFNα2b)、大肠杆菌JM109(pD3HSA IFNα2a)和大肠杆菌JM109(pD3HSA IFNβ)。上述克隆分别培养扩增后，纯化质粒，用ClaI/ScaI切，电泳回收线性化的约6.3kb片段，pHIL-D2空载体用ClaI/ScaI切，回收约4.2kb的片段。将pHIL-D2的4.2kb片段分别与上述含HSA和各种IFN基因的6.3kb片段用T4连接酶催化连接，连接产物转化大肠杆菌JM109后，辅于含氨苄青霉素(50ug/ml)的LB琼脂平皿，挑选阳性克隆，抽提质粒，酶切鉴定，获得克隆大肠杆菌JM109(pHIL-D2HSAIFNα1b)，大肠杆菌JM109(pHIL-D2HSAIFNα2b)、大肠杆菌JM109(pHIL-D2HSAIFNα2a)和大肠杆菌JM109(pHIL-D2HSAIFNβ)。这些质粒的构建过程如图1所示(其中IFN表示IFNα1b、IFNα2b、IFNβ等各型和各亚型干扰素)。这些克隆分别培养扩增后，各纯化质粒约10μg，用NotI酶切。线性化后分别转化毕赤酵母GS115(酵母表达试剂盒由Invitrogen Corp.USA提供)，转化后的GS115，分别辅于含山梨醇的RDB琼脂【1.5％琼脂，1mol/L山梨醇，1％葡萄糖，4×10^-5％生物素，1.34％无氨基酸酵母氮源(YNB，Difco Corp.)，0.005％氨基酸混合液(谷氨酸、甲硫氨酸、赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸各0.005％)】平皿，37℃培养1-2周，挑取His⁺克隆。接种至装有25mlBMGY培养基(100mmol/L磷酸钾，pH6.0，4×10^-5％生物素，1.34％无氨基酸酵母氮源，1％甘油)300ml三角瓶，250转/分钟30℃培养48小时，加甲醇0.5％/24h，诱导培养4天，离心取上清，过滤除菌。用细胞病变抑制法测定培养上清中干扰素的活性(方法见《中国生物制品规程》2000版，中国生物制品标准化委员会编，化学工业出版社2000.6，p373-375)。人羊膜细胞(Wish细胞)培养于含10％小牛血清的MEM培养基中、每周传代2次(用前用胰酶消化，用含10％小牛血清的MEM培养基配成，2.5-3.5×10⁵个细胞/ml)。接种于96孔细胞培养板中，每孔100μl，37℃，5％CO₂培养4-6小时。在另一96孔细胞培养板中，每孔加入150μl测定培养液(含7％小牛血清的MEM培养基)，样品作2倍梯度稀释，每孔100μl样品稀释液转移至加有细胞的培养板中，37℃，5％ CO₂培养18-24小时，弃上清，加入用含3％小牛血清的MEM培养基稀释至100TCID₅₀的VSV病毒(水泡口炎病毒)，每孔100μl，37℃，5％CO₂培养24小时，弃上清，每孔加入50μl染色液(50mg结晶紫溶于20％乙醇)，室温放置30分钟，流水小心冲去染色液，吸干残留水分，每孔加入100μl脱色液(0.1％乙酸、50％乙醇)，室温放置5分钟，测定其在570nm的吸光度值。在同一稀释度，吸光度高的克隆即是高表达克隆。得到的产物经SDS-PAGE分析，分子量正确，酶联免疫分析证明其具有血清白蛋白和干扰素的特性，活性分析证明具有干扰素抗病毒的活性。

实施例5：IFN/HSA融合蛋白的表达

用实施例2制备的人外周血白细胞cDNA，通过PCR方法获得IFNα的cDNA。所用的引物随所需克隆的IFNα的亚型的不同略有不同，如克隆IFNα2b，IFNα2a，其引物可用：

IFNα2b-3：5’AT GTCGAC  CTCGAG AAA AGA TGT GAT CTC CCT CAA ACCCAC AG3’

IFNα2b-4：5’AT GGATCCACC ACC GCC TTC C TT ACT CCT TAA TCT TTCTTG3’

克隆IFNα1b，其引物可用：

IFNα1b-3：5’ATGTCGAC CTCGAG AAA AGA TGT GAT CTC CCT GAG ACCCAC AG 3’

IFNα1b-4：5’AT_GGATCCACC ACC GCC TTC CTT CCT CCT TAA TCT TTCTTG 3

其它亚型的IFNα的cDNA可用相似的方法克隆，共有干扰素的基因可用人工合成的方法获得。

用实施例3逆转录获得的cDNA为模板，通过PCR方法获得IFNβ的cDNA。

其引物可用：

IFNβ-3：5’---ATGTCGAC CTCGAG AAA AGA ATG AGC TAC AAC TTG CTTGGA3’

IFNβ-4：5’---ATGGATCCACC ACC GCC GTT TCG GAG GTA ACC TGT AAGTC3’

引物用寡聚核苷酸合成仪合成。PCR方法同实施例1，PCR扩增后，在cDNA的5’-端引入一个Sal I位点和一个Xho I位点，同时在Xho I位点下游引入了KEX2酶切位点，用以切除表达的融合蛋白的信号肽，3’-端引入BamH I位点。PCR产物电泳纯化后，克隆到用SalI/BamHI酶解的pUC19(北京博大泰克生物基因技术有限公司)质粒上，形成pUC-IFNα2b2、pUC-IFNα1b2、pUC-IFNβ2等。DNA测序结果表明这些克隆分别含有编码IFNα2b、IFNα1b和IFNβ的序列，只是在其5’-端加入了Sal I位点、Xho I位点、KEX2酶切位点，和3’-端去除了终止密码子，加入了编码柔性接头的寡聚核苷酸，及BamHI位点。

用PCR的方法从人肝胎cDNA文库(购自Clontech Laboratories Inc.USA)获得HSA cDNA，所用的引物HSA5和HSA6用寡聚核苷酸合成仪合成：

HSA5：5’-TA GGATCC GAT GCA CAC AAG AGT GAG GTT-3’

HSA6：5’-ATGAATTC TTAAAGGCCTAAGGCAGCTTGACTTGC-3’

PCR方法同实施例1，PCR产物电泳纯化后，克隆到用BamHI/EcoRI酶解的pUC19(北京博大泰克生物基因技术有限公司)质粒上，形成pUCHSA2。DNA测序结果表明此克隆序列和HSA成熟肽的编码序列相同，只是在其5’-端加入了BamHI位点，和3’-端终止密码子后加入EcoRI位点。

选择pPIC9质粒作为酵母表达载体(Invitrogen Corp.USA)。在该载体AOX启动子下游XhoI与EcoRI位点间插入IFN/HSA基因。将上面构建的pUC-IFNα2b2、pUC-IFNα1b2、pUC-IFNβ2等质粒用XhoI/BamHI切，分别回收0.5kb的含IFN cDNA的片段；将pUCHSA2用BamHI/EcoR I切，回收约1.8kb的含HSA cDNA的片段；将pPIC9质粒用XhoI/EcoR I酶切，回收线性化片段，将各种IFN cDNA分别与含HSAcDNA的片段和线性化的pPIC9载体用T4DNA连接酶催化连接，转化大肠杆菌JM109，挑选阳性克隆，分别用XhoI/BamHI和BamHI/EcoR I酶切鉴定，获得阳性克隆大肠杆菌JM109(pPIC9 IFNα2b HSA)、大肠杆菌JM109(pPIC9 IFNα1b HSA)、大肠杆菌JM109(pPIC9 IFNβHSA)。各克隆扩增后，纯化质粒，用BglII酶切线性化后，转化毕赤酵母GS115(Invitrogen Corp.USA公司酵母表达试剂盒提供的方法)，转化后的GS115，辅于含山梨醇的RDB琼脂平皿(配方同实施例3)，37℃培养1-2周，挑取His⁺克隆。摇瓶培养和表达菌株筛选方法同实施例3，工程酵母的培养、产物纯化、IFN活性测定、HSA抗原性测定方法同实施例7。结果表明表达的IFN/HSA融合蛋白有刺激IFN活性和HSA的抗原性。

实施例6：不同接头HSA/IFN融合蛋白的表达

将实施例4中构建的质粒pD3HSAIFNα1b、pD3HSAIFNα2b、pD3HSAIFNα2a、pD3HSAIFNβ等分别用BamH I/Stu I双酶切，回收大片段，用绿豆芽核酸酶处理，切除突出末端，T4DNA连结酶平端连接，转化大肠杆菌JM109菌，挑选阳性克隆，酶切鉴定，获得带有在HSAcDNA末端缺失CTT(亮氨酸)后与各IFN cDNA直接融合基因的质粒pD3HSAIFNα1b0、pD3HSAIFNα2b0、pD3HSAIFNα2a0、pD3HSAIFNβ0等

同样，在HSA和IFN可以加入多种柔性接头，如[Gly Gly Gly Gly Ser]_n，n可以是1-10。

如用[Gly Gly Gly Gly Ser]₂作为接头时，可用合成寡聚核苷酸：

L2a：5’CCTTGGTGGTGGCGGTTCCGGCGGTGGTG 3’

L2b：5’GATCCACCACCGCCGGAACCGCCACCACCAAGG 3’

如用[Gly Gly Gly Gly Ser]₃作为接头时，可用合成寡聚核苷酸：

L3a：5’CCTTGGTGGTGGCGGTTCCGGCGGTGGTGGCTCCGGTGGCGGCG 3’

L3b：5’GATCCGCCGCCACCGGAGCCACCACCGCCGGAACCGCCACCACCAAGG3’

将实施例4中构建的质粒pD3HSAIFNα1b、pD3HSAIFNα2b、pD3HSAIFNβ，分别用BamH I/Stu I双酶切，回收大片段，寡聚核苷酸L2a与L2b退火后与回收的大片段连接，转化大肠杆菌JM109，挑取阳性克隆，酶切鉴定，获得带有在HSAcDNA末端与各IFN cDNA问插入编码[Gly Gly Gly Gly Ser]₂柔性接头的寡聚核苷酸的质粒pD3HSAIFNα1b2、pD3HSAIFNα2b2、pD3HSAIFNα2a2、pD3HSAIFNβ2等(其步骤如图2所示)。

同样将实施例4中构建的质粒pD3HSAIFNα1b、pD3HSAIFNα2b、pD3HSAIFNα2a、pD3HSAIFNβ，分别用BamHI/Stu I双酶切，回收大片段，寡聚核苷酸L3a与L3b退火后与回收的大片段连接，转化大肠杆菌大肠杆菌JM109，挑取阳性克隆，酶切鉴定，获得带有在HSAcDNA末端与IFN cDNA间插入编码[Gly Gly Gly Gly Ser]₃柔性接头的寡聚核苷酸的质粒pD3HSAIFNα1b3、pD3HSAIFNα2b3、pD3HSAIFNα2a3、pD3HSAIFNβ3等。可用相似的方法改造实施例5构建的pPIC9 IFNα1b HSA、pPIC9 IFNα2b HSA、pPIC9 IFNβHSA等质粒，以在IFN与HSA间插入不同的接头。

将以上构建的质粒，如pD3HSAIFNα1b0、pD3HSAIFNα2b0、pD3HSAIFNα2a0、pD3HSAIFNβ0 pD3HSAIFNα1b2、pD3HSAIFNα2b2、pD3HSAIFNα2a2、pD3HSAIFNβ2、pD3HSAIFNα1b3、pD3HSAIFNα2b3、pD3HSAIFNα2a3、pD3HSAIFNβ3等分别用与实施例4相同的方法构建对应的质粒pHIL-D2HSAIFNα1b0、pHIL-D2HSAIFNα2b0、pHIL-D2HSAIFNα2a0、pHIL-D2HSAIFNβ0、pHIL-D2HSAIFNα1b2、pHIL-D2HSAIFNα2b2、pHIL-D2HSAIFNα2a2、pHIL-D2HSAIFNβ2、pHIL-D2HSAIFNα1b3、pHIL-D2HSAIFNα2a3、pHIL-D2HSAIFNα2b3、pHIL-D2HSAIFNβ3，转化毕赤酵母GS115，获得分别表达HSA末端缺失亮氨酸后与各IFN直接融合的HSAIFNα1b0、HSAIFNα2b0、HSAIFNα2a0、HSAIFNβ0等融合蛋白、HSA与IFN间插入[Gly Gly Gly Gly SerGly Gly Gly Gly Ser]柔性接头的HSAIFNα1b2、HSAIFNα2b2、HSAIFNα2a2、HSAIFNβ2等融合蛋白及HSA与IFN插入[Gly Gly Gly Gly Ser Gly Gly Gly Gly Ser GlyGly Gly Gly Ser]柔性接头的融合蛋白HSAIFNα1b3、HSAIFNα2b3、HSAIFNα2a3、HSAIFNβ3等。

实施例7：工程酵母的发酵和融合蛋白的纯化

以实施例5构建的表达HSA/IFNα2b融合蛋白的工程酵母发酵和融合蛋白的纯化为例，其它工程酵母的发酵和融合蛋白的纯化可用相同或相似的方法。

工程酵母接种100ml YPD培养基(酵母抽提物10g/L，胰蛋白胨20g/L，葡萄糖10g/L)，摇床30℃，280转/分钟培养24h。接种至装有2.5L基础培养基的5L发酵罐(B.Braun Corp.Germany)，其中基础培养基的配制方法为：浓磷酸3.5ml/L，CaSO₄.2H₂O 0.15g/L，K₂SO₄ 2.4g/L，MgSO₄.7H₂O 1.95g/L，KOH 0.65g/L，121℃高压灭菌30分钟，再加入30ml/L甘油(单独121℃高压灭菌30分钟)，1ml/L PTM(配方为CUSO₄.5H₂O 6.0g/L，CoCl₂.6H₂O，MnSO₄.H₂O 3.0g/L，H₃BO₃0.02g/L，FeSO₄.7H₂O65.0g/L NaMoO₄.2H₂O 0.2g/L，ZnSO₄.7H₂O 20.0g/L，KI 0.1g/L，浓H₂SO₄ 5ml/L，121℃高压灭菌30分钟)，0.5ml/L0.02％生物素(过滤除菌)。接种前用氨水将培养基pH调至5.8。发酵过程控制温度为30℃，溶氧始终大于20％饱和度，pH值不高于6.0，培养至甘油耗尽后，开始流加甘油(50％甘油，加12ml/LPTM，2ml/L 0.02％生物素)，继续培养，至密度OD₆₀₀值约为150时，开始补加甲醇(分析纯甲醇，加12ml/LPTM，2ml/L0.02％生物素)诱导。诱导培养60小时。取50ml培养液离心取上清，加入硫酸铵至20％饱和度，混匀后4℃放置过夜，离心取沉淀，用3ml 25mmol/LTris-HCl(pH7.0)溶解，用Supdex 200(Amersham Pharmacia Biotech UK)Φ1.6×100cm柱层析分离，流动相为25mmol/LTris-HCl(pH7.0)，150mmol/LNaCl，流速为1ml/L，紫外检测，收集第一峰(保留时间为70-85分钟)，即为纯化的融合蛋白，分子量为85KD(如图5所示，如图5所示，其中，1是分子量标准，自上而下分别为94，67，43，30KD；2是纯化的HSAIFNα2b)。纯化样品用细胞病变抑制法测定IFN活性(方法见《中国生物制品规程》2000版，中国生物制品标准化委员会编，化学工业出版社2000.6，p373-375)。Wish细胞(人羊膜细胞)培养于含10％小牛血清的MEM培养基中、每周传代2次(用前用胰酶消化，用含10％小牛血清的MEM培养基配成。2.5-3.5×10⁵个细胞/ml)。接种于96孔细胞培养板中，每孔100μl，37℃，5％CO₂培养4-6小时。在另一96孔细胞培养板中，每孔加入150μl测定培养液(含7％小牛血清的MEM培养基)，样品作2倍梯度稀释，每孔100μl样品稀释液转移至加有细胞的培养板中，37℃，5％CO₂培养18-24小时，弃上清，加入用含3％小牛血清的MEM培养基稀释至100TCID₅₀的水泡口炎病毒(VSV病毒)，每孔100μl，37℃，5％CO₂培养24小时，弃上清，每孔加入50μl染色液(50mg结晶紫溶于20％乙醇)，室温放置30分钟，流水小心冲去染色液，吸干残留水分，每孔加入100μl脱色液(0.1％乙酸、50％乙醇)，室温放置5分钟，测定其在570nm的吸光度值，如图6所示，横轴为2倍梯度稀释的孔数，纵轴是吸光度值，结果显示样品明显具有干扰素活性。

用样品包被酶联板，分别用兔抗人血清白蛋白抗体作为一抗，辣根过氧化物酶标记的羊抗兔IgG作为二抗，检测样品，如图7所示，横轴为2倍梯度稀释的孔数，纵轴是吸光度值，从图中可以看出，样品具有HSA的抗原性。

取相同活性剂量的HSA/IFNα2b、HSA/IFNβ融合蛋白和rhIFNα2b、rhIFNβ，小鼠尾静脉给药，不同时间取血清测定其中的IFN活性。如图8所示，融合蛋白在小鼠血浆中的代谢速度明显比rhIFN慢。注射后10分钟，两者在血浆中的IFN活性相差不大，而8小时后，rhIFNα2b和rhIFNβ的活性下降了近十倍，而融合蛋白的活性只略微降低了；48小时后，注射融合蛋白的小鼠仍能测到IFN的活性。

Claims (16)

1、血清白蛋白与干扰素的融合蛋白，包括与人血清白蛋白至少85％序列同源的第一区和与人干扰素至少85％序列同源的第二区。

2、根据权利要求1所述的血清白蛋白与干扰素的融合蛋白，其特征在于：所述融合蛋白包括与人血清白蛋白至少95％序列同源的第一区和与人干扰素至少95％序列同源的第二区。

3、根据权利要求1所述的血清白蛋白与干扰素的融合蛋白，其特征在于：所述融合蛋白包括与人血清白蛋白氨基酸残基序列相同的第一区和与人干扰素氨基酸残基序列相同的第二区，或上述二区的功能等同物。

4、根据权利要求3所述的血清白蛋白与干扰素的融合蛋白，其特征在于：所述功能等同物是在不改变所述融合蛋白特性的前提下，对融合蛋白个别氨基酸残基的取代、缺失或加入得到的多肽。

5、根据权利要求1所述的血清白蛋白与干扰素的融合蛋白，其特征在于：所述与人血清白蛋白同源的第一区位于融合蛋白的N-末端，所述与人干扰素同源的第二区位于融合蛋白的C-末端。

6、根据权利要求1所述的血清白蛋白与干扰素的融合蛋白，其特征在于：所述与人干扰素同源的第二区位于融合蛋白的N-末端，所述与人血清白蛋白同源的第一区位于融合蛋白的C-末端。

7、根据权利要求1-6中任何一项所述的血清白蛋白与干扰素的融合蛋白，其特征在于：所述与人血清白蛋白同源的第一区与人干扰素同源的第二区之间设有连接肽，所述连接肽的通式是[GlyGlyGlyGly Ser]_n，n为1-10的整数；其中，优选的是n为1-3的整数。

8、根据权利要求1-6中任何一项所述的血清白蛋白与干扰素的融合蛋白，其特征在于：所述的干扰素为IFNα。

9、根据权利要求8所述的血清白蛋白与干扰素的融合蛋白，其特征在于：所述的干扰素为IFNα2a。

10、根据权利要求8所述的血清白蛋白与干扰素的融合蛋白，其特征在于：所述的干扰素为IFNα1b。

11、根据权利要求8所述的血清白蛋白与干扰素的融合蛋白，其特征在于：所述的干扰素为IFNα2b。

12 根据权利要求8所述的血清白蛋白与干扰素的融合蛋白，其特征在于：所述的干扰素为IFNαcon。

13、根据权利要求1-6中任何一项所述的血清白蛋白与干扰素的融合蛋白，其特征在于：所述的干扰素为IFNβ。

14、根据权利要求1-6中任何一项所述的血清白蛋白与干扰素的融合蛋白，其特征在于：所述的干扰素为IFNγ。

15、编码权利要求1-14中任意一项限定的融合蛋白的DNA序列。

16、含权利要求15所述的DNA的细菌、酵母、动物细胞、植物细胞；其中优选的是酵母，更优选的是毕赤酵母，最优选的是毕赤酵母GS115。

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