鉤端螺旋體外膜蛋白及其編碼序列的制作方法

            文檔序號:3544944閱讀:517來源:國知局
            專利名稱:鉤端螺旋體外膜蛋白及其編碼序列的制作方法
            技術領域
            本發明屬于生物技術和醫學領域,具體地說,本發明涉及新的編碼鉤端螺旋體外膜蛋白OMP(Outer membrane protein)的多核苷酸,以及此多核苷酸編碼的多肽。本發明還涉及此多核苷酸和多肽的用途和制備。具體地說,本發明的多肽是一種新的可作為免疫抗原。
            背景技術
            鉤端螺旋體病是一種分布廣泛的人獸共患病,主要分布在中國南方以及東南亞、南亞等發展中國家和地區。在中國,本病1995年列入法定傳染病。1955-1993年,年平均發病率為十萬分之七,年平均死亡率占發病人數的1.02%。
            中國鉤端螺旋體病的的流行菌群以黃疸出血群和波摩那群為主。黃疸出血群有15個血清型,其中以賴型最為常見。
            中國雖在該病的防治方面取得了巨大的成功,但對該病的致病免疫的機理、疫苗的高效保護等問題仍未解決。
            鉤端螺旋體(Leptospira sp.)屬格蘭氏陰性菌,外膜是菌體的一個組成部分,位于鉤端螺旋體細胞的最外層,外膜蛋白質具有抗原活性,是抗體和補體的主要作用對象。鉤端螺旋體菌苗是鉤端螺旋體病特異性預防的一種生物制品,經歷了死菌苗、活菌苗、純化菌苗、基因工程重組菌苗的發展階段。然而,這些疫苗的效果還不令人滿意。
            然而目前為止,仍沒有開發出利用鉤端螺旋體外膜蛋白的免疫制劑。因此,本領域迫切需要開發新的利用鉤端螺旋體外膜蛋白作為抗原的疫苗。

            發明內容
            本發明的目的是提供新的鉤端螺旋體外膜蛋白OMP蛋白以及其片段、類似物和衍生物。
            本發明的另一目的是提供編碼這些多肽的多核苷酸。
            本發明的另一目的是提供生產這些多肽的方法以及該多肽和編碼序列的用途。
            在本發明的第一方面,提供新穎的分離出的OMP多肽,它包含具有SEQ IDNO2-26中的偶數序列和SEQ ID NO27-36氨基酸序列的多肽、或其保守性變異多肽、或其活性片段、或其活性衍生物。較佳地,該多肽是具有SEQ ID NO2-26中的偶數序列和SEQ ID NO27-36氨基酸序列的多肽,更佳地不含信號肽序列。
            在本發明的第二方面,提供分離的編碼上述多肽的多核苷酸,該多核苷酸包含一核苷酸序列,該核苷酸序列與選自下組的一種核苷酸序列有至少70%相同性(a)編碼上述鉤端螺旋體OMP多肽的多核苷酸;和(b)與多核苷酸(a)互補的多核苷酸。較佳地,該多核苷酸編碼具有SEQ ID NO2-26中的偶數序列和SEQ ID NO27-36所示氨基酸序列的多肽。更佳地,該多核苷酸的序列是選自下組的一種(a)具有SEQ ID NO1-26中的奇數序列。
            在本發明的第三方面,提供了含有上述多核苷酸的載體,以及被該載體轉化或轉導的宿主細胞或者被上述多核苷酸直接轉化或轉導的宿主細胞。
            在本發明的第四方面,提供了制備鉤端螺旋體OMP蛋白多肽的方法,該方法包含(a)在適合表達鉤端螺旋體OMP蛋白的條件下,培養上述被轉化或轉導的宿主細胞;(b)從培養物中分離出鉤端螺旋體OMP蛋白多肽。
            在本發明的第五方面,提供了與上述的鉤端螺旋體OMP多肽特異性結合的抗體。還提供了可用于檢測的核酸分子。
            在本發明的第六方面,提供了檢測樣品中是否存在OMP蛋白的方法,它包括將樣品與OMP蛋白的特異性抗體接觸,觀察是否形成抗體復合物,形成了抗體復合物就表示樣品中存在OMP蛋白。
            在本發明的第七方面,提供了本發明多肽和編碼序列的用途。例如本發明的鉤端螺旋體OMP蛋白的編碼序列或其片段,可被作為引物用于PCR擴增反應,或者作為探針用于雜交反應,或者用于制造基因芯片或微陣列。
            在本發明的第八方面,提供了一種疫苗組合物,它含有安全有效量的本發明的鉤端螺旋體OMP多肽或具片段以及藥學上可接受的載體。
            本發明的其它方面由于本文的技術的公開,對本領域的技術人員而言是顯而易見的。


            下列附圖用于說明本發明的具體實施方案,而不用于限定由權利要求書所界定的本發明范圍。
            圖1A-C顯示了本發明各外膜蛋白的功能結構域。圖中各編號含義如下PD324953 F1 Immunogenic 7 protein PG4.Porphyromonas gingivalis(Bacteroides gingivalis).
            PD000930 F111 OMPA(6)(O83630 Treponema pallidum;YFIB_ECOLI.)
            PD005941F13 SERINE PRECURSOR SIGNAL WALL PROTEASE HYDROLASE ENVELOPETRANSMEMBRANE(Q53637_STRAG 581-1150)PD306709F2 OUTER MEMBRANE PROTEOME TPN50(TP50_TREPA,O51189_BORBU)PD77061F1 RPL7A-HSF1 TRANSMEMBRANE(YGH5_YEAST)PD202783F1 GELSOLIN-RELATED(O96923_DICDI 1-1087)PD005701F39 OUTER MEMBRANE PROTEOME,ANTIGEN D15 TP92 SIGNAL PRECURSORSURFACEPD003557F69 COMPLETE PROTEOME OUTER.MEMBRANE ANTIGEN D15 SIGNAL OMP85PRECURSOR SURFACEPD134379F1LIPOPROTEIN LIPL36 MEMBRANEPD124660F2LIPOPROTEIN LIPL32 MEMBRANE(LEPTO LAI)PD41611F2LIPOPROTEIN MEMBRANE OUTERPD323220F1HYPOTHETICAL 45.9kDa PROTEINPD416752F2PROTEOME COMPLETE BINDING PA4035 DOMAIN PEPTIDOGLYCANPD000002F1172MYOSIN CHAIN COIL COILED HEAVY MUSCLE ATP-BINDINGMULTIGENE FAMILY ACTIN-BINDING(HUMAN.MOUSE)PD140481F1 O67180_Aquifex aeolicusPD130335F1 P74182_SynechocystisPD43188 F1 YMM8 Yeast Coxl4-HmgsPD134743F1 O66516_Aquifex aeolicus.
            PD000002F1172 MYOSIN CHAIN COIL COILED HEAVY MUSCLE ATP-BINDINGMULTIGENE FAMILY ACTIN-BINDING(HUMAN,MOUSE)PD008899 LRR PD085687 LRR F350PD038310F3OUTER LAYER FLAA(2)BORBU 188-297PD038310F3OUTER LAYER FLAA(2)BORBU 188-29具體實施方式
            本發明人經過廣泛而深入的研究,從問號鉤端螺旋體(Leptospirainterrogans)黃疸出血群賴型賴株中分離純化和鑒定了一類新的外膜蛋白質,該外膜蛋白可作為抗原用于疫苗的設計和制備。在此基礎上完成了本發明。
            在本發明中,術語“OMP蛋白”、“OMP多肽”或“鉤端螺旋體外膜蛋白OMP”可互換使用,都指具有鉤端螺旋體外膜蛋白OMP氨基酸序列(SEQ ID NO226中的偶數序列和SEQ ID NO27-36)的蛋白或多肽。它們包括含有或不含起始甲硫氨酸的鉤端螺旋體外膜蛋白OMP,以及含有或不含有信號肽的外膜蛋白。
            如本文所用,“分離的”是指物質從其原始環境中分離出來(如果是天然的物質,原始環境即是天然環境)。如活體細胞內的天然狀態下的多聚核苷酸和多肽是沒有分離純化的,但同樣的多聚核苷酸或多肽如從天然狀態中同存在的其他物質中分開,則為分離純化的。
            如本文所用,“分離的OMP蛋白或多肽”是指OMP多肽基本上不含天然與其相關的其它蛋白、脂類、糖類或其它物質。本領域的技術人員能用標準的蛋白質純化技術純化OMP蛋白。
            本發明的多肽可以是重組多肽、天然多肽、合成多肽,優選重組多肽。本發明的多肽可以是天然純化的產物,或是化學合成的產物,或使用重組技術從原核或真核宿主(例如,細菌、酵母、高等植物、昆蟲和哺乳動物細胞)中產生。根據重組生產方案所用的宿主,本發明的多肽可以是糖基化的,但優選的是非糖基化的。
            本發明還包括鉤端螺旋體OMP蛋白的片段、衍生物和類似物。如本文所用,術語“片段”、“衍生物”和“類似物”是指基本上保持本發明的天然鉤端螺旋體OMP蛋白相同的生物學功能或活性的多肽。本發明的多肽片段、衍生物或類似物可以是(i)有一個或多個保守或非保守性氨基酸殘基(優選保守性氨基酸殘基)被取代的多肽,而這樣的取代的氨基酸殘基可以是也可以不是由遺傳密碼編碼的,或(ii)在一個或多個氨基酸殘基中具有取代基團的多肽,或(iii)成熟多肽與另一個化合物(比如延長多肽半衰期的化合物,例如聚乙二醇)融合所形成的多肽,或(iv)附加的氨基酸序列融合到此多肽序列而形成的多肽(如前導序列或分泌序列或用來純化此多肽的序列或蛋白原序列,或與抗原IgG片段的形成的融合蛋白)。根據本文的教導,這些片段、衍生物和類似物屬于本領域熟練技術人員公知的范圍。
            在本發明中,術語“鉤端螺旋體OMP多肽”指具有鉤端螺旋體OMP蛋白活性或免疫原性的SEQ ID NO2-26中的偶數序列和SEQ ID NO27-36序列的多肽。該術語還包括具有與鉤端螺旋體OMP蛋白相同功能的、上述序列的變異形式。這些變異形式包括(但并不限于)若干個(通常為1-50個,較佳地1-30個,更佳地1-20個,最佳地1-10個)氨基酸的缺失、插入和/或取代,以及在C末端和/或N末端添加一個或數個(通常為10個以內,更佳地為5個以內)氨基酸。該術語還包括鉤端螺旋體OMP蛋白的活性片段和活性衍生物。
            該多肽的變異形式包括同源序列、保守性變異體、等位變異體、天然突變體、誘導突變體、在高或低的嚴緊度條件下能與鉤端螺旋體OMP DNA雜交的DNA所編碼的蛋白、以及利用抗鉤端螺旋體OMP多肽的抗血清獲得的多肽或蛋白。本發明還提供了其他多肽,如包含鉤端螺旋體OMP多肽或其片段的融合蛋白。除了幾乎全長的多肽外,本發明還包括了鉤端螺旋體OMP多肽的可溶性片段。通常,該片段具有鉤端螺旋體OMP多肽序列的至少約10個連續氨基酸,通常至少約30個連續氨基酸,較佳地至少約50個連續氨基酸,更佳地至少約80個連續氨基酸,最佳地至少約100個連續氨基酸。這些片段也可用作免疫原以誘導針對鉤端螺旋體的免疫應答反應。
            發明還提供鉤端螺旋體OMP蛋白或多肽的類似物。這些類似物與天然鉤端螺旋體OMP多肽的差別可以是氨基酸序列上的差異,也可以是不影響序列的修飾形式上的差異,或者兼而有之。這些多肽包括天然或誘導的遺傳變異體。誘導變異體可以通過各種技術得到,如通過輻射或暴露于誘變劑而產生隨機誘變,還可通過定點誘變法或其他已知分子生物學的技術。類似物還包括具有不同于天然L-氨基酸的殘基(如D-氨基酸)的類似物,以及具有非天然存在的或合成的氨基酸(如B、γ-氨基酸)的類似物。應理解,本發明的多肽并不限于上述例舉的代表性的多肽。
            修飾(通常不改變一級結構)形式包括體內或體外的多肽的化學衍生形式如乙酰化或羧基化。修飾還包括糖基化,如那些在多肽的合成和加工中或進一步加工步驟中進行糖基化修飾而產生的多肽。修飾形式還包括具有磷酸化氨基酸殘基(如磷酸酪氨酸,磷酸絲氨酸,磷酸蘇氨酸)的序列。還包括被修飾從而提高了其抗蛋白水解性能或優化了溶解性能的多肽。
            在本發明中,“鉤端螺旋體OMP蛋白保守性變異多肽”指與SEQ ID NO2-26中的偶數序列和SEQ ID NO27-36的氨基酸序列相比,有至多10個,較佳地至多8個,更佳地至多5個,最佳地至多3個氨基酸被性質相似或相近的氨基酸所替換而形成多肽。這些保守性變異多肽最好根據表1進行氨基酸替換而產生。
            表1


            本發明的多核苷酸可以是DNA形式或RNA形式。DNA形式包括cDNA、基因組DNA或人工合成的DNA。DNA可以是單鏈的或是雙鏈的。DNA可以是編碼鏈或非編碼鏈。以外膜蛋白LA56為例,編碼成熟多肽的編碼區序列可以與SEQ ID NO1所示的編碼區序列相同或者是簡并的變異體。如本文所用,以外膜蛋白LA56為例,“簡并的變異體”在本發明中是指編碼具有SEQ ID NO2的蛋白質,但與SEQ ID NO1所示的編碼區序列有差別的核酸序列。本發明的其他蛋白依此類推。本發明的核苷酸序列可以根據密碼子的對應關系,根據SEQ ID NO2-26中的偶數序列和SEQ IDNO27-36的氨基酸推導出。
            編碼成熟多肽的多核苷酸包括只編碼成熟多肽的編碼序列;成熟多肽的編碼序列和各種附加編碼序列;成熟多肽的編碼序列(和任選的附加編碼序列)以及非編碼序列。
            術語“編碼多肽的多核苷酸”可以是包括編碼此多肽的多核苷酸,也可以是還包括附加編碼和/或非編碼序列的多核苷酸。
            本發明還涉及上述多核苷酸的變異體,其編碼與本發明有相同的氨基酸序列的多肽或多肽的片段、類似物和衍生物。此多核苷酸的變異體可以是天然發生的等位變異體或非天然發生的變異體。這些核苷酸變異體包括取代變異體、缺失變異體和插入變異體。如本領域所知的,等位變異體是一個多核苷酸的替換形式,它可能是一個或多個核苷酸的取代、缺失或插入,但不會從實質上改變其編碼的多肽的功能。
            本發明還涉及與上述的序列雜交且兩個序列之間具有至少50%,較佳地至少70%,更佳地至少80%相同性的多核苷酸。本發明特別涉及在嚴格條件下與本發明所述多核苷酸可雜交的多核苷酸。在本發明中,“嚴格條件”是指(1)在較低離子強度和較高溫度下的雜交和洗脫,如0.2×SSC,0.1%SDS,60℃;或(2)雜交時加有變性劑,如50%(v/v)甲酰胺,0.1%小牛血清/0.1%Ficoll,42℃等;或(3)僅在兩條序列之間的相同性至少在90%以上,更好是95%以上時才發生雜交。并且,可雜交的多核苷酸編碼的多肽與成熟的鉤端螺旋體外膜蛋白有相同的生物學功能和活性。
            本發明還涉及與上述的序列雜交的核酸片段。如本文所用,“核酸片段”的長度至少含15個核苷酸,較好是至少30個核苷酸,更好是至少50個核苷酸,最好是至少100個核苷酸以上。核酸片段可用于核酸的擴增技術(如PCR)以確定和/或分離編碼OMP蛋白的多聚核苷酸。
            本發明的鉤端螺旋體OMP核苷酸全長序列或其片段通常可以用PCR擴增法、重組法或人工合成的方法獲得。對于PCR擴增法,可根據本發明所公開的有關核苷酸序列,尤其是開放閱讀框序列來設計引物,并用市售的DNA文庫或按本領域技術人員已知的常規方法所制備的DNA文庫作為模板,擴增而得有關序列。當序列較長時,常常需要進行兩次或多次PCR擴增,然后再將各次擴增出的片段按正確次序拼接在一起。
            一旦獲得了有關的序列,就可以用重組法來大批量地獲得有關序列。這通常是將其克隆入載體,再轉入細胞,然后通過常規方法從增殖后的宿主細胞中分離得到有關序列。
            此外,還可用人工合成的方法來合成有關序列,尤其是片段長度較短時。通常,通過先合成多個小片段,然后再進行連接可獲得序列很長的片段。
            目前,已經可以完全通過化學合成來得到編碼本發明蛋白(或其片段,或其衍生物)的DNA序列。然后可將該DNA序列引入本領域中已知的各種現有的DNA分子(或如載體)和細胞中。此外,還可通過化學合成將突變引入本發明蛋白序列中。
            本發明也涉及包含本發明的多核苷酸的載體,以及用本發明的載體或OMP蛋白編碼序列經基因工程產生的宿主細胞,以及經重組技術產生本發明所述多肽的方法。
            通過常規的重組DNA技術(Science,1984;2241431),可利用本發明的多聚核苷酸序列可用來表達或生產重組的OMP多肽。一般來說有以下步驟(1).用本發明的編碼鉤端螺旋體OMP多肽的多核苷酸(或變異體),或用含有該多核苷酸的重組表達載體轉化或轉導合適的宿主細胞;(2).在合適的培養基中培養的宿主細胞;(3).從培養基或細胞中分離、純化蛋白質。
            本發明中,鉤端螺旋體OMP多核苷酸序列可插入到重組表達載體中。術語“重組表達載體”指本領域熟知的細菌質粒、噬菌體、酵母質粒、植物細胞病毒、哺乳動物細胞病毒如腺病毒、逆轉錄病毒或其他載體。在本發明中適用的載體包括但不限于在細菌中表達的基于T7的表達載體;在哺乳動物細胞中表達的pMSXND表達載體和在昆蟲細胞中表達的來源于桿狀病毒的載體。總之,只要能在宿主體內復制和穩定,任何質粒和載體都可以用。表達載體的一個重要特征是通常含有復制起點、啟動子、標記基因和翻譯控制元件。
            本領域的技術人員熟知的方法能用于構建含鉤端螺旋體OMP編碼DNA序列和合適的轉錄/翻譯控制信號的表達載體。這些方法包括體外重組DNA技術、DNA合成技術、體內重組技術等。所述的DNA序列可有效連接到表達載體中的適當啟動子上,以指導mRNA合成。表達載體還包括翻譯起始用的核糖體結合位點和轉錄終止子。
            此外,表達載體優選地包含一個或多個選擇性標記基因,以提供用于選擇轉化的宿主細胞的表型性狀,如真核細胞培養用的二氫葉酸還原酶、新霉素抗性以及綠色熒光蛋白(GFP),或用于大腸桿菌的四環素或氨芐青霉素抗性。
            包含上述的適當DNA序列以及適當啟動子或者控制序列的載體,可以用于轉化適當的宿主細胞,以使其能夠表達蛋白質。
            宿主細胞可以是原核細胞,如細菌細胞;或是低等真核細胞,如酵母細胞;或是高等真核細胞,如哺乳動物細胞。代表性例子有大腸桿菌,鏈霉菌屬;鼠傷寒沙門氏菌的細菌細胞;真菌細胞如酵母;植物細胞;果蠅S2或Sf9的昆蟲細胞;CHO的動物細胞等。
            用重組DNA轉化宿主細胞可用本領域技術人員熟知的常規技術進行。當宿主為原核生物如大腸桿菌時,能吸收DNA的感受態細胞可在指數生長期后收獲,用CaCl2法處理,所用的步驟在本領域眾所周知。另一種方法是使用MgCl2。如果需要,轉化也可用電穿孔的方法進行。當宿主是真核生物,可選用如下的DNA轉染方法磷酸鈣共沉淀法,常規機械方法如顯微注射、電穿孔、脂質體包裝等。
            獲得的轉化子可以用常規方法培養,表達本發明的基因所編碼的多肽。根據所用的宿主細胞,培養中所用的培養基可選自各種常規培養基。在適于宿主細胞生長的條件下進行培養。當宿主細胞生長到適當的細胞密度后,用合適的方法(如溫度轉換或化學誘導)誘導選擇的啟動子,將細胞再培養一段時間。
            在上面的方法中的重組多肽可在細胞內、或在細胞膜上表達、或分泌到細胞外。如果需要,可利用其物理的、化學的和其它特性通過各種分離方法分離和純化重組的蛋白。這些方法是本領域技術人員所熟知的。這些方法的例子包括但并不限于常規的復性處理、用蛋白沉淀劑處理(鹽析方法)、離心、滲透破菌、超處理、超離心、分子篩層析(凝膠過濾)、吸附層析、離子交換層析、高效液相層析(HPLC)和其它各種液相層析技術及這些方法的結合。
            重組的鉤端螺旋體OMP蛋白或多肽有多方面的用途,其中包括(但不限于)作為抗原用于制備疫苗。
            另一方面,本發明還包括對鉤端螺旋體OMP DNA或是其片段編碼的多肽具有特異性的多克隆抗體和單克隆抗體,尤其是單克隆抗體。這里,“特異性”是指抗體能結合于鉤端螺旋體OMP基因產物或片段。較佳地,指那些能與鉤端螺旋體OMP基因產物或片段結合但不識別和結合于其它非相關抗原分子的抗體。本發明還包括那些能與修飾或未經修飾形式的鉤端螺旋體OMP基因產物結合的抗體。
            本發明不僅包括完整的單克隆或多克隆抗體,而且還包括具有免疫活性的抗體片段,如Fab′或(Fab)2片段;抗體重鏈;抗體輕鏈;或嵌合抗體。
            本發明的抗體可以通過本領域內技術人員已知的各種技術進行制備。例如,純化的鉤端螺旋體OMP基因產物或者其具有抗原性的片段,可被施用于動物以誘導多克隆抗體的產生。與之相似的,表達鉤端螺旋體OMP蛋白或其具有抗原性的片段的細胞可用來免疫動物來生產抗體。本發明的抗體也可以是單克隆抗體。此類單克隆抗體可以利用雜交瘤技術來制備。
            疫苗組合物本發明的疫苗可以是預防性的(即預防感染)或治療性的(即在感染后治療疾病)。
            這些疫苗包含免疫性抗原或免疫原、免疫原性多肽、蛋白或蛋白片段、或核酸(如核糖核酸或脫氧核糖核酸),通常與″藥學上可接受的載體″組合,這些載體包括本身不誘導產生對接受該組合物的個體有害的抗體的任何載體。合適的載體通常是大的、代謝緩慢的大分子,如蛋白質、多糖、聚乳酸、聚乙醇酸、氨基酸聚合物、氨基酸共聚物、脂質凝集物(如油滴或脂質體)以及無活性的病毒顆粒。這些載體是本領域普通技術人員所熟知的。另外,這些載體可起免疫刺激劑(″佐劑″)作用。另外,抗原或免疫原可以和細菌類毒素(如白喉、破傷風、霍亂、幽門螺桿菌等病原體的類毒素)偶聯。
            增強組合物效果的較佳的佐劑包括但不局限于(1)鋁鹽(alum),如氫氧化鋁、磷酸鋁、硫酸鋁等;(2)水包油型乳劑配方(有或沒有其它特異性的免疫刺激劑,如胞壁酰肽(見下文)或細菌細胞壁成分),例如,(a)MF59(PCT出版物No.WO90/14837),其含有5%鯊烯、0.5%吐溫80和0.5%Span 85(任選地含有不同量的MTP-PE(見下文),雖然并不需要),用微量流化器(如110Y型微量流化器(Microfluidics,Newton,MA))制成亞微米級顆粒;(b)SAF,其含有10%鯊烯、0.4%吐溫80、5%普盧蘭尼克(pluronic)嵌段聚合物L121以及thr-MDP(見下文),微量流化成亞微米級乳劑或渦流振蕩產生粒徑較大的乳劑,和(c)RibiTM佐劑系統(RAS)(Ribi Immunochem,Hamilton,MT),其含有2%鯊烯、0.2%吐溫80以及取自單磷酰脂A(MPL)、二霉菌酸海藻糖酯(TDM)、和細胞壁骨架(CWS)的一種或多種細菌細胞壁組分,較佳的是MPL+CWS(DetoxTM);(3)皂素佐劑,例如可采用StimulonTM(Cambridge Bioscience,Worcester,MA)或從其產生的顆粒,如ISCOM(免疫刺激性復合物);(4)Freund完全佐劑(CFA)和Freund不完全佐劑(IFA);(5)細胞因子,如白介素(如IL-1、IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL12等)、干擾素(如γ干擾素)、巨噬細胞集落刺激因子(M-CFS)、腫瘤壞死因子(TNF)等;(6)細菌ADP-核糖基化毒素(如霍亂毒素CT,百日咳毒素PT或大腸桿菌熱不穩定毒素LT)的脫毒變異體,尤其是LT-K63、LT-R72,CT-S109、PT-K9/G129;參見例如WO93/13302和WO92/19265;以及(7)作為免疫刺激劑來增強組合物效果的其它物質。
            如上所述,胞壁酰肽包括但不局限于,N-乙酰-胞壁酰-L-蘇氨酰-D-異谷氨酰胺(thr-MDP)、N-乙酰-去胞壁酰-L-丙氨酰-D-異谷氨酰胺(nor-MDP)、N-乙酰胞壁酰-L-丙氨酰-D-異谷氨酰氨酰基-L-丙氨酸-2-(1′-2′-二棕櫚酰-sn-甘油-3-羥基磷酰氧)-乙胺(MTP-PE)等。
            包括免疫原性組合物在內的疫苗組合物(如可包括抗原,藥學上可接受的載體以及佐劑),通常含有稀釋劑,如水,鹽水,甘油,乙醇等。另外,輔助性物質,如潤濕劑或乳化劑、pH緩沖物質等可存在于這類運載體中。此外,包括免疫原性組合物在內的疫苗組合物可含有在藥學上可接受載體中的抗原、多肽、蛋白、蛋白片段或核酸。
            更具體地,包括免疫原性組合物在內的疫苗,包含免疫學有效量的免疫原性多肽,以及上述其它所需的組分。″免疫學有效量″指以單劑或連續劑一部分給予個體的量對治療或預防是有效的。該用量根據所治療個體的健康狀況和生理狀況、所治療個體的類別(如非人靈長類等)、個體免疫系統合成抗體的能力、所需的保護程度、疫苗的配制、治療醫師對醫療狀況的評估、及其它的相關因素而定。預計該用量將在相對較寬的范圍內,可通過常規實驗來確定。
            通常,可將疫苗組合物或免疫原性組合物制成可注射劑,例如液體溶液或懸液;還可制成在注射前適合配入溶液或懸液、液體賦形劑的固體形式。該制劑還可乳化或包封在脂質體中,在上述藥學上可接受的載體下增強佐劑效果。
            常規方法是從腸胃外(皮下或肌內)途徑通過注射給予免疫原性組合物。適合其它給藥方式的其它配方包括口服制劑。治療劑量可以是單劑方案或多劑方案。疫苗可以結合其它免疫調節劑一起給予。
            作為以蛋白質為基礎的疫苗的一種替代方案是,還可以采用DNA疫苗接種。
            下面結合具體實施例,進一步闡述本發明。應理解,這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法,通常按照常規條件如Sambrook等人,分子克隆實驗室手冊(New YorkColdSpring Harbor Laboratory Press,1989)中所述的條件,或按照制造廠商所建議的條件。
            實施例1菌體培養1)培養基使用EMJH液體培養基,配制5×的EMJH培養基1000毫升,稱取BSA50g。無水醋酸鈉0.5g,丙酮酸鈉1g,硫酸亞鐵0.25g,1.5%的氯化鎂3.5ml,0.4%的硫酸鋅5ml,0.15的硫酸銅1ml,磷酸氫二鈉12.6g,磷酸二氫鉀1.5g,氯化鈉5g,氯化銨1.25g,0.05%的VB122ml,VB10.025g,調pH為7.2-7.6,定容至1000ml分別以0.7、0.45、0.2nm孔徑的硝酸纖維素膜過濾除菌。使用時,用無菌水其5倍稀釋。
            2)培養條件30℃,100轉/分鐘搖動培養40小時。
            3)菌株問號鉤端螺旋體黃疸出血群賴型賴株。
            實施例2外膜蛋白質提取按以下步驟提取外膜蛋白質1)約100mg濕重活菌懸浮在0.5ml 50mM Tris-HCL(pH7.3)中。
            2)在French Press壓力細胞破碎儀中,采用20000psi破碎細胞三次,至溶液澄清。
            3)2500g離心10分鐘,取上清。
            4)上清加入4.5ml碳酸鈉(pH11)稀釋,搖勻,置于冰上1小時。
            5)11500g離心1小時。
            6)取沉淀,用1ml Tris-HCL(pH7.3)洗一次。
            7)11500g離心20分鐘。
            8)沉淀中即包含外膜蛋白質(混合物)。
            對外膜蛋白質的混合物進行SDS-PAGE電泳,條件是4%濃縮膠,12.5%分離膠,從而分離出各外膜蛋白。
            實施例3膠內蛋白質酶解電泳膠中各條帶分別切下,置于50%水-40%甲醇-10%醋酸中漂洗脫色后,凍干。依次加入5mM二硫蘇糖醇用水泡漲后,搗碎置于100mM碳酸氫氨(pH8.3),加入TPCK-胰蛋白酶,37℃保溫24小時。酶解后,凝膠內蛋白質經0.1%三氟乙酸-60%ACN(乙睛)抽提2-3次后,凍干濃縮。
            實施例4液相色譜-電噴霧離子阱質譜鑒定蛋白質和數據庫檢索測定在Finnigan MAT LCQ離子阱質譜儀上進行,毛細管溫度,200℃;噴霧電壓,4.25kV;鞘氣流速,50;聯用的HPLC為HP-1100型,反相C8柱(RP-300,ABI公司產品),50×1.0I.D.mm,流速0.05ml/min;洗脫液,A液,0.01%TFA-1%HAc-H2O;B液,0.01%TFA-1%HAc-ACN。MS/MS能量為42%-45%。
            經質譜鑒定和分析,采用質譜測序功能,獲得了各外膜蛋白的片段的氨基酸序列。隨后根據獲得的段肽的氨基酸序列,采用Sequest軟件,在本申清人構建的蛋白質數據庫中檢索,得到唯一的開放閱讀框的序列。再根據開放閱讀框的序列,得到編碼蛋白的氨基酸序列。
            實施例5外膜蛋白的核酸序列和氨基酸序列鑒于某些外膜蛋白的表達豐度較低,難以直接通過蛋白組學方法獲得氨基酸序列。因此,在本實施例中,還用常規方法抽提鉤端螺旋體DNA,構建文庫。測定基因組全序列。根據計算機分析結果,合成引物,以抽提的鉤端螺旋體DNA為模板,進行PCR擴增,獲得外膜蛋白的ORF序列。再次測序驗證,與基因組序列相符。
            通過實施例1-4和5共獲得23個外膜蛋白及其編碼序列,它們編碼具有SEQID NO2-26中的偶數序列和SEQ ID NO27-36所示氨基酸序列的多肽。本發明的23種外膜蛋白的基本情況如下表所示。
            表A外膜蛋白的核酸序列和氨基酸序列


            注(1)帶“*”者的蛋白是通過實施例1-4獲得的氨基酸序列。
            (2)信號肽一欄中給出的數字是信號肽的起始和終止氨基酸位置。
            其中LA3366,LA3367為鉤端螺旋體以及螺旋體所特有的外層鞭毛蛋白,LA3601含有螺旋體外膜蛋白特有的結構域。外膜蛋白No.1-23與其他細菌的外膜蛋白質都有一定的同源性(圖1),證實它們是外膜蛋白,其中LA2311(OMP1),LA490(LipL36)與許多致病性的微生物OMP1和LipL36相似。本發明的外膜蛋白可用于開發高效疫苗。
            實施例6蛋白表達用常規基因工程方法將鉤端螺旋體外膜蛋白基因克隆入融合表達載體pET28b(Novagene公司),融合表達的受體菌選用大腸桿菌BL21(DE3)。常規條件發酵后,提取重組菌體蛋白,然后進行SDS-PAGE電泳,分子量與預測值基本相同。大腸桿菌中表達的外膜蛋白(帶有His-tag的融合蛋白),通過Ni-NTA柱分離純化,得到純的鉤端螺旋體外膜蛋白(融合蛋白)。
            實施例7制備抗體將實施例6中獲得的純化的、重組His-融合蛋白用來免疫動物以產生抗體,具體方法如下將融合蛋白用等量的完全Freund′s佐劑乳化。用100μg乳化過的蛋白,對幼齡豚鼠(體重小于200克)進行淋巴結注射。二周后,用等量的非完全Freund′s佐劑乳化的同樣抗原,對幼齡豚鼠以100μg的劑量進行淋巴結注射以加強免疫。每隔10天進行一次加強免疫,至少進行三次。然后用鉤端螺旋體有毒株進行感染,結果豚鼠的感染情況。發現本發明蛋白可有效地引起抗鉤端螺旋體的免疫應答,從而保護豚鼠免受鉤端螺旋體感染。
            此外,從免疫豚鼠獲得的抗血清的特異反應活性用ELISA檢驗抗體滴度。結果發現,抗體可特異性地與本發明蛋白發生結合。
            實施例8免疫制劑用常規基因工程方法將膜蛋白基因克隆入融合表達載體,融合表達的受體菌選用大腸桿菌或結核桿菌(卡介苗)。在大腸桿菌中表達的外膜蛋白須先將其分離、濃縮、提純,加入福氏佐劑制備成膜蛋白免疫原。在卡介苗中表達的膜蛋白,可直接作為免疫原,即疫苗。
            在本發明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考,就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解,在閱讀了本發明的上述講授內容之后,本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改,這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
            序列表<110>中國科學院上海生物工程研究中心<120>鉤端螺旋體外膜蛋白及其編碼序列<130>021234<160>36<170>PatentIn version3.1<210>1<211>2064<212>DNA<213>鉤端螺旋體(Leptospira interrogans)<400>1atgcgtcctt tttctaaatt aatttttatt ctggcctttt gtattttttt gcccgttttc60tctcaacctc taccggacct tccggaaaaa caatttggtc aacctcttaa tacacaaaac 120gacgaataca atcctatagt aagcccagat ggaagataca tcgtattcca gtccaaccgt 180ccaggcggag aaggaggaat ggacatttgg atttccgaga acattcgctt tttagataag 240gagataccag cagaatggac taaacccgta aatatgaatc aaaatatttg ggaagaatta 300aaacgtccac cagctgctgg agttcgtaaa ccaaatctat tcaactctaa cgcgtttgaa 360ggtggaattt caattctttt cgattctaac aacgcgcctt cggaaattta ttttacttct 420acaattaacc ttgctgttgg gcgttccggt tttgaaggtt tgaatattta tagaacaatt 480aaagataaaa aaacaggaag atggacagac ccagaacatc tcagtgaaat taattccaac 540ttcaatgata agatgcccgc aatttctccc gatggaaatt ttttgatctt ctcttcggac 600cgtccggggg gttacggtga tttcgatctt tggatctcgg ttcgtaatcc aaaaaacgga 660agttggtccc aacctaaaaa tttaggttct cccctcaact cttccgaaag tgaaattctt 720cctttcattc atcaagacgg agaacaactt tatttcagtt ctaatcgaga agacgaaaga 780aaaaaattta agatttttag aatattctta aaatataaat ctgctctaga caacatgtta 840gaagacgaag aagaaaccga agaaactcct acaaccaaac cgactgaaat tttaattcct 900aaaattgatc aatcttcttt attacttctt cccaaaccgt ttaacactga taagtgggaa 960ggttttgata acgaaggaat cagttttgac aaagacggta tctgggctta tatttcttcc 1020aatcgttctg gtggagaagg tcaatttgac attttccgct ttcaagttcc ggaatctatt 1080cgcaactcct atactttaaa cttcaaaggt ctagttttgg atggttccga aaagacgatg 1140attggattag attctacttt aaaaatttat gatggaacta aaccggctaa cgtaatcact 1200tcgaaaagaa tcggaggaga tcttaccaaa ggaaaacctt ctaattttgc aacaactctt 1260caaaccggaa aggtttataa aatagaaatt agttctcctg gctttcatcc tcaagaggat 1320attttggatt taagaggaaa cataggtaaa aatcgaaaag tttatagaac ctacgttctt 1380ttaccaattc aagttgaaga aggtaaaacg gaagaaacaa aaatagaaca acccatagag 1440aatcaaaaac caaattctgc cgcgttgaaa gtcatcgtag cagacgcatc tacaaaacaa 1500atcataccag acgctaaagt tactcttttt acacctatga accgcaaagg agaatctctt 1560gtccaagatg cggataaaaa atcttttctt attaaaaaat taccagataa cgattttgaa 1620ttatttgcaa cagcttcgaa atatatttct gaaagtatca atattattca aaaaaatatt 1680tccaaaaatg gaactgtaac aatttatctg aaagcagaaa gcgacgtaga tccggtttat 1740aatctacgag tttatttcga atttaataaa acaaaaatca cagaagagaa taaaaagttg 1800ctagatcctc ttgtaggcta tcttttgaaa aatgcgtccg ataaaattga aattggggga 1860cataccgaca acgtagcctc taaggaatat aacacaagat tgagtgccaa aagagcccgt 1920aacgtttacg agtatcttct ttcaaaagga attccggaga aaagaatgag aatcagggct 1980tattggtatt cacaaccgga tgcagacaat gagacagaaa ccggaagagc aaaaaataga 2040agagttggtt ttagaaagct ctga 2064<210>2<211>687<212>PRT<213>鉤端螺旋體(Leptospira interrogans)<400>2Met Arg Pro Phe Ser Lys Leu Ile Phe Ile Leu Ala Phe Cys Ile Phe1 5 10 15Leu Pro Val Phe Ser Gln Pro Leu Pro Asp Leu Pro Glu Lys Gln Phe20 25 30Gly Gln Pro Leu Asn Thr Gln Asn Asp Glu Tyr Asn Pro Ile Val Ser35 40 45Pro Asp Gly Arg Tyr Ile Val Phe Gln Ser Asn Arg Pro Gly Gly Glu50 55 60Gly Gly Met Asp Ile Trp Ile Ser Glu Asn Ile Arg Phe Leu Asp Lys65 70 75 80Glu Ile Pro Ala Glu Trp Thr Lys Pro Val Asn Met Asn Gln Asn Ile85 90 95Trp Glu Glu Leu Lys Arg Pro Pro Ala Ala Gly Val Arg Lys Pro Asn100 105 110Leu Phe Asn Ser Asn Ala Phe Glu Gly Gly Ile Ser Ile Leu Phe Asp115 120 125Ser Asn Asn Ala Pro Ser Glu Ile Tyr Phe Thr Ser Thr Ile Asn Leu130 135 140Ala Val Gly Arg Ser Gly Phe Glu Gly Leu Asn Ile Tyr Arg Thr Ile145 150 155 160Lys Asp Lys Lys Thr Gly Arg Trp Thr Asp Pro Glu His Leu Ser Glu165 170 175Ile Asn Ser Asn Phe Asn Asp Lys Met Pro Ala Ile Ser Pro Asp Gly180 185 190Asn Phe Leu Ile Phe Ser Ser Asp Arg Pro Gly Gly Tyr Gly Asp Phe195 200 205Asp Leu Trp Ile Ser Val Arg Asn Pro Lys Asn Gly Ser Trp Ser Gln
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acaagagtta ctaacggact tccaaagatt agaaaaaatt 960attttgatca atggaaaaga gatcgaaggt gtaatcgtag acatggatga aaaagcgatg 1020tacattcaaa ctcttgaaaa agaaattgtt attcagagag aatccgtctc tgaagtaatt 1080caactctact ga 1092<210>24<211>363<212>PRT<213>鉤端螺旋體(Leptospira interrogans)<400>24Met Glu Glu Pro Gly Met Lys Arg Glu Gln Lys Ile Gln Glu Ile Leu1 5 10 15Phe Glu Gly Lys Gln Asn Asp Leu Ser Pro Ser Ile Glu Trp Leu Ala20 25 30Lys Gly Leu Ser Asn Ser Trp Val Glu Tyr Ser Pro Gln Lys Ser Asp35 40 45Phe Glu Ser Leu Tyr Ala Gln Ala Ser Lys Asn Ser Ser Lys Ile Leu50 55 60Ser Phe Ser Asp Phe Thr Lys Asn Lys Leu Ile Trp Gly Ile Ser Ala65 70 75 80Ala Ala Ile Phe Leu Phe Ala Val Thr Leu Gly Tyr Tyr Ser Ile Leu85 90 95Lys Asp Lys Pro Ser Leu Gly Val Glu Lys Gly Gly Val Glu Ile Ser100 105 110Gln Val Glu Gly Glu Ala Tyr Leu Thr Ser Ser Asp Pro Lys Asp Lys115 120 125Ile Leu Leu Lys Pro Gly Val Arg Ile Gln Glu Gly Gln Arg Val Val130 135 140Thr Gly Ser Lys Ala Ile Leu Asn Leu Lys Val Ser Asp Gly Ile Val145 150 155 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            1.一種分離的鉤端螺旋體外膜蛋白多肽,其特征在于,它包含具有選自SEQ ID NO2-26中的偶數序列和SEQ ID NO27-36的氨基酸序列的多肽、或其保守性變異多肽、或其活性片段、或其活性衍生物。
            2.如權利要求1所述的多肽,其特征在于,該多肽是具有SEQ ID NO2-26中的偶數序列和SEQ ID NO27-36的氨基酸序列的多肽。
            3.一種分離的多核苷酸,其特征在于,它包含一核苷酸序列,該核苷酸序列與選自下組的一種核苷酸序列有至少70%相同性(a)編碼如權利要求1和2所述多肽的多核苷酸;(b)與多核苷酸(a)互補的多核苷酸。
            4.如權利要求3所述的多核苷酸,其特征在于,該多核苷酸編碼具有SEQ IDNO2-26中的偶數序列和SEQ ID NO27-36所示氨基酸序列的多肽。
            5.如權利要求3所述的多核苷酸,其特征在于,該多核苷酸的序列選自下組(a)具有SEQ ID NO1-26中的奇數序列。
            6.一種載體,其特征在于,它含有權利要求3所述的多核苷酸。
            7.一種遺傳工程化的宿主細胞,其特征在于,它含有權利要求6所述的載體。
            8.一種鉤端螺旋體OMP蛋白多肽的制備方法,其特征在于,該方法包含(a)在適合表達鉤端螺旋體OMP蛋白的條件下,培養權利要求7所述的宿主細胞;(b)從培養物中分離出鉤端螺旋體OMP蛋白多肽。
            9.一種能與權利要求1所述的鉤端螺旋體OMP蛋白特異性結合的抗體。
            10.一種疫苗組合物,其特征在于,它含有安全有效量的權利要求1所述的多肽和藥學上可接受的載體。
            全文摘要
            本發明提供了一類新的鉤端螺旋體外膜蛋白(OMP蛋白),編碼OMP蛋白的多核苷酸和經重組技術產生這類OMP蛋白的方法。OMP蛋白是一種有用的制備疫苗的免疫原。本發明還公開了這類OMP蛋白及其編碼序列用于制備疫苗的用途。
            文檔編號C07K14/435GK1443775SQ02110998
            公開日2003年9月24日 申請日期2002年3月11日 優先權日2002年3月11日
            發明者任雙喜, 傅剛, 曾嶸, 蔣秀高, 張怡軒, 趙國屏, 陳竺, 繆有剛, 徐海, 郭小奎 申請人:中國科學院上海生物工程研究中心
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