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目的:构建重组杆状病毒表达载体Bacmid-kgf1,完成杆状病毒的传代,扩大病毒滴度。完成KGF-1在sf9细胞中的正确表达,初步确定表达的最佳条件。纯化得到高纯度蛋白,通过BaF3细胞及小鼠毛囊实验鉴定重组蛋白的生物学活性。
方法:利用PCR扩增截短型角质细胞生长因子-1基因序列(kgf1),将其克隆到pFastBac杆状病毒转移载体上转化DH10Bac感受态细胞,这种感受态细胞中含有经过改造的杆状病毒载体Bacmid,通过转座子原理将kgf1重组到杆状病毒载体上,完成Bacmid-kgf1的构建。运用蓝白斑重复筛选的办法挑选出高纯度阳性质粒。使用转染试剂盒侵染昆虫细胞,通过重复转染完成病毒的传代扩大病毒滴度。并通过蚀斑法来计算病毒滴度大小,确定病毒的感染能力。为了提高蛋白产量,对蛋白表达最佳条件进行了初步探索,首先在确定MOI条件下转染处于对数生长期的sf9细胞,每隔24h,即24,36,48,60,72,84,96,108,120h时收获蛋白样品运用Western Blot方法进行鉴定确定最佳TOI;再取五瓶生长状态一致的sf9细胞,设定MOI为1,2,4,8,16,同时转染细胞并同时收获样品Western Blot方法进行鉴定确定最佳MOI。按照得出的最佳表达条件,对蛋白进行扩大生产。由于重组蛋白生物学活性的鉴定对蛋白的纯度要求严格,所以本实验对收获的蛋白样品进行了纯化。运用KGF-1能够特异性结合肝素的性质,纯化第一步使用肝素亲和柱进行分离,第二步使用阳离子交换柱进行分离。纯化结果通过HPLC鉴定。KGF-1的生物学活性通过细胞实验和动物实验来测定:培养BaF3细胞,用基础培养基对KGF-1进行二倍梯度稀释分别作用于细胞,设定起始浓度为100ng/ml,终止浓度为0.1 ng/ml,48h后运用MTT的方法检测促增殖效果;动物实验,选24只6-8周龄的C57BL/6小鼠随机分为三组,昆虫KGF-1给药组、原核KGF-1给药组和生理盐水组。给药组每天按照1mg/kg剂量皮下给药一次,生理盐水组同样方法注射生理盐水,连续三天。第四天对小鼠背部进行剃毛处理,每天观察毛囊生长情况,并分别于第九天和第十八天处死部分小鼠,取皮肤进行HE染色,观察毛囊形态。
结果:载体构建部分,PCR鉴定以及基因测序结果表明Bacmid-kgf1构建成功。转染发生72h后发现,被病毒转染的sf9细胞与正常细胞相比更大、更圆并且出现颗粒状物,证明病毒转染成功。收获蛋白样品的SDS-PAGE以及Western Blot结果表明,分子量约17kDa的KGF-1在昆虫细胞中实现了表达。表达优化条件的初步探索显示,目的蛋白在病毒侵染细胞48 h时开始表达,到96 h时表达量达到最高,超过96h蛋白量又有下降趋势;且MOI为4时表达量较好。蛋白纯化过程中,样品经肝素亲和柱后,目的蛋白被含有0.6M NaCl的50mM PB洗脱下来,经过除盐处理后进行第二步纯化,KGF-1存在于含有0.6M NaCl的50mM PB洗脱液中。HPLC结果显示在相同洗脱条件下,目的蛋白的保留时间与阳性对照品基本相同,可见得到的蛋白纯品确定为KGF-1,蛋白纯度达到95%。Bradford蛋白浓度测定经过纯化之后蛋白产量,约2 mg/L。细胞活性测定结果可见,KGF-1对转染FGFR2Ⅲb的BaF3细胞有显著的促增殖活性,在0.1ng/ml-1.6 ng/ml呈剂量依赖关系,促细胞增殖活性优于原核KGF-1加药组。小鼠毛囊实验中,KGF-1处理组与阴性对照组相比小鼠背部皮肤变黑时间明显缩短,与原核KGF-1给药组组效果相当。
结论:具有显著生物学活性的、大小约17kDa的KGF-1在IC-BEVS中成功表达,经过肝素亲和柱以及阳离子交换柱纯化之后,蛋白纯度达到95%。