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目的:随着人口的老龄化发展,老年性痴呆的代表性疾病——Alzheimer病越来越受到人们的注目。它的发病率在老年性痴呆中占第一位,世界上65岁以上人群中患病率在5~10%。据调查,我国60岁以上老年人已达1.29亿,该人群痴呆的患病率为0.5~5.6%,在全部痴呆患者中阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)占50%。因此探讨阿尔茨海默病的发病机制、诊断以及防治具有重要的意义。AD是好发于中老年人的一种神经系统退行性疾病,其临床症状主要表现为认知行为能力下降和行为异常,显著的病理学特征是脑内出现神经原纤维缠结(neurofibrillary tangles)和β-淀粉样蛋白(β-amyloid protein,Aβ)沉积形成老年斑(老年斑是老年性痴呆特征性病理改变,β-淀粉样是其主要成分),已有研究发现β-淀粉样蛋白沉积、聚集形成老年斑是AD病理的中心环节,对AD的治疗热点在于脑内Aβ斑块的清除。尽管象AD等神经退行性疾病不被认为是经典的炎症或者免疫系统介导的疾病,但在一定程度上免疫系统对这一退变过程起重要作用。将Aβ作为疫苗对动物进行免疫,有明显抑制转基因小鼠脑内Aβ的沉积,清除原有斑块的作用,从而减少异常AB沉积对认知功能的损害。1999年Schenk等人首次用Aβ<,1-42>免疫治疗AD转基因动物模型,结果显示免疫不仅产生了特异性的Aβ<,1-42>抗体,阻止和减少了淀粉样斑块的形成,而且提高鼠的认知能力,但在临床Ⅱ期实验中,出现了副作用,约有5%的AD病人疫苗接种后出现了脑膜脑炎,实验被迫停止。在尸检中发现患者的脑膜中有T细胞和巨噬细胞的浸润。因此如何降低疫苗接种时T细胞的反应性,是减少其副作用的有效手段。研究者目前将目光转向小分子的Aβ的N末端抗原表位的应用,认为以此免疫动物能有效地清除斑块,并能避免炎症反应。基于这些考虑构建Aβ亚单位疫苗,这些疫苗在设计上减少了T细胞的抗原决定簇,保留了B细胞抗原决定簇,避免Aβ的毒性片断。AD的免疫治疗引起了世人的关注,尽管它遭受了挫折,但经过研究者的不懈努力,AD免疫治疗重现希望之光。疫苗没有引起针对动物自身抗原的免疫反应,对中枢神经系统的正常功能也没有明显的损害。近年来研究发现,普遍存在于细菌DNA中非甲基化的CpG基序有强烈的免疫刺激效应。CpG ODN是指含有胞嘧啶-磷酸-鸟嘌呤基序(CpG DNA)的寡脱氧核苷酸。人工合成的含CpG基序的寡核苷酸(CpG ODN)能够模拟细菌DNA中CpG基序的免疫刺激特性,并且能诱导Th1型为主的免疫应答。CpG ODN与蛋白类抗原联合应用可以有效地诱导机体产生免疫应答,具有潜在的免疫佐剂效应。鉴于目前基因疫苗的一个普遍的缺点是其免疫原性较弱,为了提高重组体的免疫原性,我们在实验中同时应用免疫佐剂CpG DNA,以提高重组体对动物的免疫效果。为寻找更安全、有效、廉价的治疗方案,我们构建Alzheimer病Aβ<,3-10>和CpG基因表达质粒,探讨其作为Alzheimer病特异性疫苗的可能性,为进一步研究Aβ主动免疫清除老年斑的作用机理和DNA疫苗的研制奠定了基础。
方法:在GenBank中查到Aβ<,3-10>的cDNA序列,人工基因合成Aβ<,3-10>基因片段和Aβ<,3-10>-CpG基因片段(上游含有HindⅢ酶切位点,下游含有EcoRI酶切位点),以限制性内切酶HindⅢ和EcoRI双酶切,将Aβ<,3-10>和Aβ<,3-10>-CpG目的基因片段克隆到真核表达载体pcDNA3.1(+),构建pcDNA3.1(+)-Aβ<,3-10>和pcDNA3.1(+)-Aβ<,3-10>-CpG真核表达载体,转化感受态菌DH5α,提取质粒,以pcDNA3.1(+)通用引物进行PCR,挑取阳性克隆,酶切鉴定重组子,然后测序验证,与NCBI BLAST对比目的基因相符,载体构建成功。小量抽提质粒,脂质体试剂Lipofectamine 2000体外转染Cos-7细胞系,用Western-blot方法鉴pcDNA3.1(+)-Aβ<,3-10>和pcDNA3.1(+)-Aβ<,3-10>-CpG能在该细胞中表达。
结果:构建真核表达载体pcDNA3.1(+)-Aβ<,3.10>及pcDNA3.1(+)-Aβ<,3.10>-CpG,经测序验证。经NCBI BLAST软件比对,与目的片段无误。并且在转化此质粒的Cos-7细胞系中测出了Aβ<,3-10>和Aβ<,3-10>-CpG的表达。
结论:成功构建了重组表达质粒.pcDNA3.1(+)-Aβ<,3-10>和pcDNA3.1(+)-Aβ<,3-10>-CpG并能在真核细胞中进行表达,可以将其作为Alzheimer病特异的候选疫苗,为下一步基因疫苗转基因动物体内免疫学试验提供了依据,同时为进一步研究Aβ主动免疫清除老年斑的作用机理和DNA疫苗的研制奠定了基础。