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乙型脑炎病毒(Japanese encephalitis virus,JEV)和寨卡病毒(Zika virus,ZIKV)均属于黄病毒科黄病毒属单正链RNA病毒[1]。JEV是引起流行性乙型脑炎的病原体,其感染常伴有一系列中枢神经系统症状[2]。除了发热和皮疹,ZIKV感染还可引起格林-巴利综合征和小头症[3]。这两种病毒存在以下相似性:二者流行的国家存在重叠性;二者病毒基因组序列、编码的蛋白氨基酸序列、E蛋白序列存在约50%同源性等。研究表明黄病毒属成员之间存在广泛的抗体交叉反应。但是,JEV免疫力(尤其是JEV-E蛋白诱导的抗体反应)对ZIKV感染有何种作用尚不得而知。鉴于JEV疫苗已在10多个国家列入计划免疫接种,因此,研究JEV-E蛋白免疫诱导的抗体对ZIKV感染有何作用对于ZIKV疫苗研发以及ZIKV感染的紧急防治具有重要的科学意义和应用价值。
目的:
1.原核表达JEV-E和ZIKV-E蛋白;
2.评估JEV-E蛋白免疫小鼠诱导的抗体体外识别ZIKV的能力,及对ZIKV感染的作用;
3.探讨JEV-E蛋白免疫小鼠诱导的抗体体内对ZIKV感染的作用。
方法:
1.JEV-E和ZIKV-E蛋白的原核表达和纯化:
委托生物公司合成编码JEV-E、ZIKV-E蛋白的全基因序列并克隆入原核表达质粒pET21a,进而转化进入大肠杆菌BL21菌株。诱导含有重组质粒的BL21细菌表达E蛋白,采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和Western Blot(WB)实验方法检测上述两种蛋白的表达情况;超声破碎细菌,采用Ni-NTA亲和层析柱分离纯化JEV-E和ZIKV-E重组蛋白。
2.JEV-E蛋白免疫小鼠:
将6周龄雌性C57BL/6小鼠分成2组,一组为Mock免疫组,另一组为JEV-E蛋白免疫组。采用JEV-E蛋白免疫小鼠两次,两次间隔2周(首次JEV-E蛋白与等量弗氏完全佐剂乳化,末次JEV-E蛋白与等量弗氏不完全佐剂乳化,50μg蛋白/只小鼠/次)。末次免疫2周后,处死小鼠并心脏采血分离血清。
3.JEV-E蛋白免疫诱导产生的抗体体外交叉识别ZIKV-E蛋白的研究:
基于JEV-E、ZIKV-E蛋白包被的酶标板,采用间接酶联免疫吸附实验(ELISA)和间接免疫荧光实验(IFA)检测JEV-E蛋白免疫小鼠诱导的抗体(免疫血清)识别JEV-E、ZIKV-E蛋白的能力,及识别ZIKV的能力。
4.JEV-E蛋白免疫诱导产生的抗体体外增强ZIKV感染的作用:
基于佛波酯(PMA)处理的U937细胞,采用体外抗体依赖增强感染效应(ADE)实验研究JEV-E蛋白免疫小鼠诱导的抗体(免疫血清)是否具有增强ZIKV感染的作用。
5.JEV-E蛋白免疫诱导产生的抗体体外对ZIKV感染的中和作用研究:
基于Vero细胞,采用体外微中和实验评估JEV-E蛋白免疫小鼠诱导的抗体(免疫血清)体外中和ZIKV感染的作用。
6.JEV-E蛋白免疫诱导产生的抗体保护乳鼠抵抗致死量ZIKV攻击的研究:
将不同剂量的JEV-E蛋白免疫小鼠诱导产生的抗体(免疫血清)(终剂量为0.0001μl、3μl、15μl、75μl)分别注入一日龄C57BL/6小鼠背部皮下。2h后,将1?102FFU(病毒空斑形成单位)的ZIKV注入小鼠背部皮下,逐日(共28日)记录小鼠体重变化和死亡情况。
结果:
1.采用大肠杆菌表达了高纯度的JEV-E蛋白和ZIKV-E蛋白;
2.JEV-E蛋白免疫小鼠后展示了较好的免疫原性,ELISA结果显示其诱导了高水平的抗JEV-E蛋白抗体反应并且能够交叉识别ZIKV-E蛋白;IFA结果显示JEV-E蛋白免疫血清能交叉识别ZIKV感染细胞;
3.体外ADE实验结果显示JEV-E蛋白免疫小鼠诱导产生的抗体可增强ZIKV感染U937细胞,且其增强感染的倍数与JEV-E蛋白免疫血清浓度呈正比,当血清稀释度为1∶4时,增强感染的倍数为15倍;
4.微中和实验结果显示JEV-E蛋白免疫小鼠诱导产生的抗体可中和ZIKV感染Vero细胞,对ZIKV的抑制率与JEV-E蛋白免疫血清浓度呈正比,当血清稀释度为1∶4时,抑制率为67%。免疫血清的NT50(达到50%中和时的血清最高稀释度)为1∶158;
5.小鼠生存实验结果显示:高浓度的JEV-E蛋白免疫诱导产生的抗体(终剂量为3μl、15μl、75μlJEV-E蛋白免疫小鼠血清)可以保护一日龄乳鼠抵抗致死剂量ZIKV的攻击,具体表现为可显著提高小鼠的生存率、降低小鼠体重减轻情况。但是,极低剂量JEV-E蛋白免疫小鼠血清(0.0001μl)对ZIKV感染的小鼠不再具有保护作用,反而轻度增加了小鼠体重减轻情况;
6.JEV-E蛋白免疫的雌鼠所娩出的一日龄乳鼠血清中存在JEV-E蛋白和ZIKV-E蛋白反应性IgG。
结论:
JEV-E蛋白免疫小鼠诱导的抗体可交叉识别ZIKV-E蛋白,其体外对ZIKV既有中和作用也有潜在增强感染作用;高浓度JEV-E蛋白特异性抗体可保护小鼠抵抗致死性ZIKV感染而低浓度则有加重ZIKV感染的小鼠的病情的趋势。
目的:
1.原核表达JEV-E和ZIKV-E蛋白;
2.评估JEV-E蛋白免疫小鼠诱导的抗体体外识别ZIKV的能力,及对ZIKV感染的作用;
3.探讨JEV-E蛋白免疫小鼠诱导的抗体体内对ZIKV感染的作用。
方法:
1.JEV-E和ZIKV-E蛋白的原核表达和纯化:
委托生物公司合成编码JEV-E、ZIKV-E蛋白的全基因序列并克隆入原核表达质粒pET21a,进而转化进入大肠杆菌BL21菌株。诱导含有重组质粒的BL21细菌表达E蛋白,采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和Western Blot(WB)实验方法检测上述两种蛋白的表达情况;超声破碎细菌,采用Ni-NTA亲和层析柱分离纯化JEV-E和ZIKV-E重组蛋白。
2.JEV-E蛋白免疫小鼠:
将6周龄雌性C57BL/6小鼠分成2组,一组为Mock免疫组,另一组为JEV-E蛋白免疫组。采用JEV-E蛋白免疫小鼠两次,两次间隔2周(首次JEV-E蛋白与等量弗氏完全佐剂乳化,末次JEV-E蛋白与等量弗氏不完全佐剂乳化,50μg蛋白/只小鼠/次)。末次免疫2周后,处死小鼠并心脏采血分离血清。
3.JEV-E蛋白免疫诱导产生的抗体体外交叉识别ZIKV-E蛋白的研究:
基于JEV-E、ZIKV-E蛋白包被的酶标板,采用间接酶联免疫吸附实验(ELISA)和间接免疫荧光实验(IFA)检测JEV-E蛋白免疫小鼠诱导的抗体(免疫血清)识别JEV-E、ZIKV-E蛋白的能力,及识别ZIKV的能力。
4.JEV-E蛋白免疫诱导产生的抗体体外增强ZIKV感染的作用:
基于佛波酯(PMA)处理的U937细胞,采用体外抗体依赖增强感染效应(ADE)实验研究JEV-E蛋白免疫小鼠诱导的抗体(免疫血清)是否具有增强ZIKV感染的作用。
5.JEV-E蛋白免疫诱导产生的抗体体外对ZIKV感染的中和作用研究:
基于Vero细胞,采用体外微中和实验评估JEV-E蛋白免疫小鼠诱导的抗体(免疫血清)体外中和ZIKV感染的作用。
6.JEV-E蛋白免疫诱导产生的抗体保护乳鼠抵抗致死量ZIKV攻击的研究:
将不同剂量的JEV-E蛋白免疫小鼠诱导产生的抗体(免疫血清)(终剂量为0.0001μl、3μl、15μl、75μl)分别注入一日龄C57BL/6小鼠背部皮下。2h后,将1?102FFU(病毒空斑形成单位)的ZIKV注入小鼠背部皮下,逐日(共28日)记录小鼠体重变化和死亡情况。
结果:
1.采用大肠杆菌表达了高纯度的JEV-E蛋白和ZIKV-E蛋白;
2.JEV-E蛋白免疫小鼠后展示了较好的免疫原性,ELISA结果显示其诱导了高水平的抗JEV-E蛋白抗体反应并且能够交叉识别ZIKV-E蛋白;IFA结果显示JEV-E蛋白免疫血清能交叉识别ZIKV感染细胞;
3.体外ADE实验结果显示JEV-E蛋白免疫小鼠诱导产生的抗体可增强ZIKV感染U937细胞,且其增强感染的倍数与JEV-E蛋白免疫血清浓度呈正比,当血清稀释度为1∶4时,增强感染的倍数为15倍;
4.微中和实验结果显示JEV-E蛋白免疫小鼠诱导产生的抗体可中和ZIKV感染Vero细胞,对ZIKV的抑制率与JEV-E蛋白免疫血清浓度呈正比,当血清稀释度为1∶4时,抑制率为67%。免疫血清的NT50(达到50%中和时的血清最高稀释度)为1∶158;
5.小鼠生存实验结果显示:高浓度的JEV-E蛋白免疫诱导产生的抗体(终剂量为3μl、15μl、75μlJEV-E蛋白免疫小鼠血清)可以保护一日龄乳鼠抵抗致死剂量ZIKV的攻击,具体表现为可显著提高小鼠的生存率、降低小鼠体重减轻情况。但是,极低剂量JEV-E蛋白免疫小鼠血清(0.0001μl)对ZIKV感染的小鼠不再具有保护作用,反而轻度增加了小鼠体重减轻情况;
6.JEV-E蛋白免疫的雌鼠所娩出的一日龄乳鼠血清中存在JEV-E蛋白和ZIKV-E蛋白反应性IgG。
结论:
JEV-E蛋白免疫小鼠诱导的抗体可交叉识别ZIKV-E蛋白,其体外对ZIKV既有中和作用也有潜在增强感染作用;高浓度JEV-E蛋白特异性抗体可保护小鼠抵抗致死性ZIKV感染而低浓度则有加重ZIKV感染的小鼠的病情的趋势。