梭曼、维埃克斯膦酰化人血清白蛋白免疫检测技术研究

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有机磷神经性毒剂(OPNA)作为化学战剂,已被《禁止化学武器公约》明令禁止,但由于其致死性高及易被合成和滥用等特点,仍会对国家和社会安全产生巨大威胁。OPNA暴露后,对中毒现场的环境和生物样本进行即时检测和溯源性分析,可为指称使用化学战剂以及人员中毒救治快速提供参考和信息支撑。本论文基于目前OPNA暴露的现场快速检测(POCT)方法难以区分不同毒剂类型的现状,以梭曼(GD)和维埃克斯(VX)膦酰化人血清白蛋白(HSA)加合物为研究对象,制备和筛选出可以特异识别GD、VX膦酰化HSA酪氨酸411位点及周边氨基酸的重组兔单克隆抗体,建立了竞争性酶联免疫吸附试验(ELISA)免疫检测方法,研制了GD、VX膦酰化HSA的微流控免疫荧光检测装置,实现了OPNA膦酰化HSA加合物的特异和快速鉴定。本论文主要研究内容及创新点具体如下:1.制备了识别GD、VX膦酰化HSA的位点特异性抗体并对其进行了初步筛选。以GD、VX与HSA加合物为研究对象,通过已报道的HSA上的膦酰化氨基酸位点分析和线性表位预测,显示酪氨酸411位点膦酰化倾向性最大,且所在位点周边氨基酸免疫原性强,因此分别设计合成了GD-膦酰化肽段LVRY(GD)TKKVPQC和VX-膦酰化肽段LVRY(VX)TKKVPQC作为半抗原,其中的酪氨酸Y(GD)和Y(VX)仅被相应的甲基磷酸烷基酯修饰。应用第四代重组兔单克隆抗体技术,经免疫、B细胞分选、阳性B细胞上清培养及筛选、线性表达模块(LEM)上清的制备及筛选、工程菌的构建及重组抗体生产等步骤,制备了识别膦酰化HSA的抗体。期间应用Dot Blot和间接ELISA依次对免疫血清、阳性B细胞上清、LEM上清进行了初步筛选,最终获得了16种识别GD膦酰化肽段的LEM和12种识别VX膦酰化肽段的LEM上清。经Western Blot、间接ELISA和双夹心ELISA验证部分LEM上清可免疫识别膦酰化HSA,有待下一步精准筛选和重组表达获得识别膦酰化HSA的重组单抗。2.建立并应用竞争性ELISA方法,精准筛选出特异性识别膦酰化HSA抗体并实现了染毒血清的溯源检测。利用膦酰化HSA与包被的膦酰化肽段竞争性结合同一抗体原理,基于亲和性和特异性继续对以上识别膦酰化肽段的LEM上清进行精准筛选,证实了其中3种LEM上清可识别非变性GD膦酰化白蛋白(GD-HSA)和8种LEM上清可识别非变性VX膦酰化白蛋白(VX-HSA)。基于此,制备了相应的小量表达重组抗体,并应用建立的竞争性ELISA方法精准筛选出了可特异性识别GD-HSA的m Ab-5G2和识别VX-HSA的m Ab-12B9重组单抗,对其进行大量表达并表征。两种抗体亲和性高,对其相应的膦酰化HSA的Kd不高于μmol/L;特异性强,对相应膦酰化HSA的抑制率分别为96%和88%,而对其它3种OPNA-HSA的抑制率低于15%,实现了与不同膦酰化白蛋白的差异性区分。两种抗体应用于染毒血清的检测,最低检出浓度分别为1.0μmol/L(180 ng/m L)GD和10μmol/L(2.6μg/m L)VX。这是首次制备的能够区分不同OPNA染毒白蛋白的抗体,为OPNA暴露的溯源检测提供了新的免疫检测手段和策略。3.应用m Ab-5G2和m Ab-12B9两种抗体,研制了GD、VX膦酰化白蛋白的微流控芯片免疫荧光检测装置,实现了OPNA暴露的快速鉴定。35μL染毒样品从上样区直接进入预埋抗体区,与铕离子荧光微球标记的单抗发生免疫反应,自驱动经过T线和C线产生荧光信号,信号强度与样品中膦酰化白蛋白的量成反比,通过对比样本与未染毒HSA的T值来确定膦酰化HSA的存在。该装置中,铕荧光微球标记抗体的包被缓冲液、抗体包被量和T线膦酰化肽段的包被量等因素可以直接影响检测效果。经优化选择含有1%BSA,20%蔗糖,10%海藻糖的25mmol/L的TB溶液作为抗体缓冲液,50 mmol/L碳酸盐缓冲液为抗原包被缓冲液,在预埋抗体区包埋1μL 0.5 mg/m L的铕标记抗体,在T线包被0.6μL 0.05 mg/m L膦酰化肽段,在C线包被0.6μL羊抗兔二抗。该装置操作简单,无需样品制备,样品用量少,耗时短,可以分别检测到低至0.5μmol/L染毒浓度的GD-HSA和VX-HSA,有望用于OPNA中毒血浆样品的POCT中,实现OPNA痕量与毒剂种类的区分。
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