体外SELEX技术筛选SpA适配子的研究及初步应用

来源 :第二军医大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:yangzanJane
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【目的】SpA是金黄色葡萄球菌的重要毒力因子,它在金葡菌抗吞噬细胞吞噬、诱导分泌天然抗体的B细胞凋亡、引起葡萄菌性肺炎、心内膜炎等方面发挥重要作用。本研究旨在利用指数富集配基的系统进化(SELEX)技术,以磁珠结合的SpA作为靶分子,从体外合成的96个nt的随机寡核苷酸文库中筛选出与SpA高亲和力、高特异性结合的适配子;并建立生物素标记适配子SpA的ELISA的检测方法;寻找抑制SpA功能位点适配子,达到控制金黄色葡萄球菌毒力的效果。【方法】1.将SpA包被于Dynal磁珠,并用BCA法检测SpA的包被效率,用免疫吸附法检测SpA包被磁珠后结构是否改变。2.在体外构建两端为固定序列、中间为60个nt的随机序列、全长96个nt的寡核苷酸文库,以磁珠包被的SpA为靶标,以磁力架分离结合与未结合的ssDNA,通过不断增加筛选的强度(增加tRNA量、缩短结合时间、增加震荡频率等),经SELEX筛选,筛选与SpA高亲和力、高特异性结合的适配子。3.反筛:在第7轮、第9轮和第12轮筛选前,用ssDNA文库与空白磁珠结合,以未与空白磁珠结合的ssDNA文库做为筛选库,与SpA包被磁珠结合,以除去与SpA非特异性结合的ssDNA。4.用荧光集团标记ssDNA作为筛选文库,应用TBS-380荧光定量仪测定2、4、6、7、9、10、11、12轮总投入库与未与SpA结合的ssDNA的荧光值,计算出各轮总投入库和筛选后与SpA结合的ssDNA量,观察ssDNA的富集情况。5.将最后一轮筛选产物分别进行扩增、纯化、TA克隆、“蓝-白”斑选择、测序,得到适配子的核酸序列,并用相关软件分析适配子的一级和二级结构,了解适配子的各结构特点并根据序列相似性和自由能挑选适配子家族。6.用Dot-blot方法测定适配子家族与SpA的结合情况。7.生物素标记适配子,根据SpA-适配子-生物素-亲合素-碱性磷酸酶-底物结合反应步骤,用适配子ELISA方法测定不同浓度适配子与SpA的结合情况,并用GraphPad Prism软件通过非线性回归分析获得适配子的解离常数。8.将适配子标记胶体金颗粒,将靶物质点样于硝酸纤维素膜,用斑点免疫金渗滤法分析适配子与SpA结合的特异性。9.建立适配子ELISA检测SpA方法,并建立标准曲线。10.建立SpA结合的磁珠IgG吸附方法,观察适配子对SpA与IgG结合的抑制。11.从细胞学角度,根据细菌或SpA刺激细胞产生的IL-8和P38磷酸化特性,观察适配子对金黄色葡萄球菌和SpA的抑制情况。12.用小鼠做体内实验,观察适配子作用下,金黄色葡萄球菌感染小鼠肺炎、菌血症、死亡等事件发生情况,观察金黄色葡萄球菌感染或SpA作用小鼠,肺内白细胞的募集情况。【结果】1. SpA高效率包被磁珠,包被效率为88.18%;并且包被后不影响SpA与IgG结合。2.随着筛选轮数的增加, ssDNA富集库与SpA结合的荧光值逐渐增加,第十二轮筛选获得的富集库与SpA结合率45.6%是第一轮2.1%的21.7倍。到第九轮,ssDNA富集库与SpA的结合达到基本饱和状态时,吸附到SpA上的ssDNA不再增加。3.48个克隆序列结果显示,共有45个菌落得到结果,根据软件分析,所有序列二级结构都以茎环、发夹结构为主,根据序列和结构,共挑选出五个家族做进一步分析。各家族间同源性大都在70%以下。4.经Dot-blot方法检测发现,第一、第二、第三适配子家族与SpA结合的阳性结果最强。进行亲和力测定,四个家族的Kd值分别为:17.31±6.24nM;25.22±7.51nM、24.27±6.98nM、53.18±7.58nM;通过胶体金渗滤法检测发现第一、第二、第三家族均与SpA特异性结合。5.通过用生物素标记适配子,建立了第二家族适配子ELISA方法,并建立了SpA做定量检测标准曲线。6.通过免疫吸附抑制实验发现,第一家庭适配子可以明显抑制IgG与SpA的结合,使SpA结合IgG的比例从35.0%降至10.7%。7.金黄色葡萄球菌或SpA与表皮细胞TNFR作用促进P38磷酸化,并最终导致细胞IL-8分泌增加,加入第一家族适配子后,细菌作用下细胞IL-8浓度从971.67±359.40pg/ml减少到487.08±189.09pg/ml(P=0.0013),SpA作用下细胞IL-8浓度从778.08±278.52pg/ml减少到255.58±136.76pg/ml(P<0.0001)。表皮细胞P38磷酸化增加。8.小鼠金黄色葡萄球菌感染模型中,同时加入适配子与细菌或适配子与SpA使小鼠肺炎、菌血症发生率明显下降,分别从58.33下降到16.67(肺炎)(p=0.0429)和25%(菌血症)(p=0.0316),肺内白细胞募集情况也得到改善,分别从58.08%±30.55%下降到29.83%±16.44%(细菌)(P<0.0001);从34%±9%下降到16%±5%(SpA)(p=0.0028)。【结论】本研究运用指数富集配基的系统进化(SELEX)技术,用磁珠做为分离体系,用排除非特异结合的反筛,经十二轮筛选,在国内、外最先筛选出针对SpA的ssDNA适配子,并首次运用DOT-BLOT方法测定适配子与SpA的结合,建立SpA的适配子检测方法。本研究还找到了SpA功能抑制适配子,初步证明了适配子对SpA功能位点的封闭作用,并探讨了适配子通过对SpA的功能抑制而在对抗细菌感染中的作用,为今后寻找新的抗金黄色葡萄球菌药物靶点奠定了基础。
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