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促性腺激素释放激素(Gonadotropin Releasing Hormone,GnRH),是一种十个氨基酸的短肽,在繁殖过程中起着非常关键的作用。在过去的几十年中,研究发现应用GnRH为基本抗原构建的疫苗免疫动物以后可以中和内源性的GnRH,进而调节机体内促性腺激素和性腺激素的生成和分泌,因此GnRH疫苗应用于人类、家畜、宠物和野生动物可以抑制其生育能力和繁殖行为。然而,化学合成肽疫苗和基因工程疫苗存在提纯难度大、免疫时间短和容易恢复等问题。所以非常有必要研究一类新的GnRH疫苗。 本研究应用基因克隆、细胞培养、RT-PCR、Western blot、ELISA、RIA和HE染色等试验技术手段,将HBsAg亚克隆到真核表达载体pVAX1中,将GnRH和2种GnRH类似物基因片段分别插入其3末端,以及3末端和中间端分别得到了单拷贝和双拷贝的GnRH重组表达质粒,将pVAX-SG和pVAX-S2G质粒用脂质体法转染到HeLa细胞中进行表达鉴定。将重组表达质粒进行肌肉注射免疫小鼠,检测小鼠血浆中GnRH IgG抗体水平,并且检测GnRH、促卵泡素(Follicle Stimulating Hormone,FSH)、促黄体素(Luteinizing Hormone,LH)和睾酮(Testosterone,T)的浓度,最后观察小鼠睾丸结构。旨在探讨以GnRH的氨基酸替换和双拷贝后对GnRH基因疫苗免疫和去势效果的影响。为开发高效、安全、廉价的去势疫苗奠定理论基础,并提供技术支撑。 1.GnRH基因疫苗质粒的构建与鉴定 扩增pcMV-S质粒,得到705bp的HBsAg片段,将其亚克隆到真核表达载体pVAX1中。化学合成6对GnRH及在第5位和第8位替换为组氨酸和酪氨酸的GnRH类似物单链核苷酸片段,退火形成双链基因片段。再将3对末端的GnRH和其类似物的基因片段连接到HBsAg的3末端,形成pVAX-SG、pVAX-SG5H和pVAX-SG8Y等3种单拷贝的真核表达质粒;再将3对中段的GnRH和其类似物的基因片段插入到单拷贝质粒的HBsAg的第112-113氨基酸之间,形成pVAX-S2G、pVAX-S2G5H和pVAX-S2G8Y的双拷贝重组表达质粒,上述质粒经酶切和测序鉴定,结果表明,基因的方向、插入位点和序列均完全正确,成功得到6个GnRH重组表达质粒。 2.GnRH重组表达质粒在真核细胞中的转录和表达鉴定。 将构建的pVAX-SG和pVAX-S2G的重组表达质粒经脂质体转染HeLa细胞,在转染24h后提取细胞总RNA,进行RT-PCR,结果表明转录成功;在转染48h后提取细胞总蛋白,进行Western blot分析表达产物,结果表明构建的重组质粒能够在细胞中成功表达出27kD的融合蛋白,而且表达的GnRH融合蛋白具有GnRH的免疫学活性,表明重组表达质粒能在真核细胞中成功的进行转录和表达。 3.GnRH基因疫苗对小鼠免疫应答和去势的影响 将pVAX-SG(T2组)、pVAX-S2G(T3组)、pVAX-SG5H(T4组)、pVAX-S2G5H(T5组)、pVAX-SG8Y(T6组)和pVAX-S2G8Y(T7组)等6组重组表达质粒采用肌肉注射的方法分别免疫4周龄雄性昆明小鼠,并且设pVAX1(T1组)和生理盐水(C组)为空白对照组。在整个试验阶段,从小鼠的生理和行为来看,经过疫苗免疫的小鼠并没有发生炎症、病变和死亡的症状,而且体重也没有发生显著的变化,疫苗免疫的小鼠睾丸重量有所减小,但是差异不显著(P>0.05)。pVAX-S2G,pVAX-SG8Y和pVAX-S2G8Y质粒组可以成功地诱导小鼠体内产生特异性抗体,且显著性高于空白对照组(P<0.05),而pVAX-SG,pVAX-SG5H和pVAX-S2G5H质粒免疫小鼠抗体与对照组无显著差异。在抗体的中和作用下,T3组和T6组的GnRH浓度显著降低(P<0.05),而FSH、LH和T没有变化。有3只(T3组2只,T7组1只)小鼠睾丸的HE染色结果表明精子发生受到抑制、精子浓度降低、睾丸发生萎缩。 上述结果表明双拷贝疫苗较单拷贝疫苗有更好的免疫效果;用酪氨酸替代GnRH第8位精氨酸后免疫抗体增加;用组氨酸替代第5位酪氨酸后对GnRH疫苗的免疫效果没有影响。