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中枢神经系统(CNS)疾病,如老年痴呆症、帕金森病等严重影响人们的生活质量,给社会、家庭带来沉重负担。将具有治疗作用的物质输送至脑部、对脑部疾病进行有效地治疗,一直是人们期待的目标。然而,由于血脑屏障(BBB)的存在,许多有潜在治疗价值的大分子物质难以进入脑内。将这些大分子治疗物质透过BBB、靶向转运入脑,一直是人们不懈探索的目标。目前,开发靶脑载体是解决这个难题的有效途径,将具有治疗功能的物质通过分子克隆的方法,与靶脑载体连接,在细胞中表达形成融合蛋白,在载体的协助作用下,可实现大分子物质的靶脑转运。
狂犬病毒糖蛋白(RVG)是一种嗜神经性的蛋白质,能够携带其它物质向中枢神经系统转运、促进其他病毒转运到脑中,已证实位于第189~214位和第330~357位的肽段具有嗜神经性,这些肽段是RVG与受体结合的关键部位,将这些肽段进行改造,可得到靶向中枢神经系统、无免疫原性的RVG衍生肽段(RDP),这种衍生肽保留了RVG的嗜神经性,具有将外源物质转运入脑的潜在功能。将189-214位与第330-327位多肽片段的基因序列进行改造,并分别命名为RDP189与RDP330,本实验室为了验证RDP的靶脑转运大分子蛋白的功能,将RDP189和RDP330的核苷酸片段与双报告基因egfp和lacz的核苷酸片段重组,用RDP携带大分子双报告蛋白β-半乳糖苷酶(β-GAL)和增强型绿色荧光蛋白(EGFP)入脑转运,同时构建没有RDP序列的egfp和lacz重组质粒,作为对照,探究RDP的入脑转运能力。
通过分子克隆方法,将载体RDP核苷酸序列与β-GAL和 EGFP的核苷酸序列重组,获得重组质粒pET28(+)-RDP-EGFP-LacZ,同时构建没有RDP的β-GAL和EGFP的核苷酸重组质粒pET28(+)-EGFP-LacZ,作为对照。获得阳性克隆后,大肠杆菌体内,在25℃,6h,IPTG:1.0mM的条件下进行蛋白诱导表达,超声破碎的方法,获得目的蛋白,融合蛋白均为可溶性表达,无须包涵体处理。Lorry法测定总蛋白含量,通过尾静脉注射方法注射入小鼠体内。小鼠实验分为三组,实验组,注射有RDP引导的EGFP和β-GAL融合蛋白,对照组,注射没有RDP引导的EGFP和β-GAL融合蛋白,空白组,不作处理。15min、8h后分别处死小鼠,取组织,固定、脱水、切片,通过荧光显微镜和X-gal染色分别检测EGFP和β-GAL。实验结果显示,实验组,在大脑皮层的神经胶质细胞和海马区的神经元以及脊髓灰质中,分别检测到蛋白的分布,外周组织中,除了肾脏和肝脏,其他外周组织蛋白的分布与空白组相似;对照组,仅在肾脏和肝脏中检测到蛋白的分布,其他各组织蛋白发布与空白组相似。另外,在实验组和对照组的肾脏和肝脏中均检测到蛋白的分布,原因是这两个器官是主要的排泄和解毒器官,一部分蛋白可能通过这两个器官排泄排出体外。此外,蛋白注射小鼠体内15min后,便能在脑部检测到蛋白的分布,并且含量较高,说明转运速率非常快,提示融合蛋白转运的可能机制是通过受体介导的胞吞作用实现的。8h后,在实验组基本上检测不到蛋白,说明蛋白已经被清除,RDP携带大分子蛋白入脑后,可以被机体排除,不会长久残留在体内,为生物安全性提供实验依据。通过以上的实验结果,可以得出RDP具有脑靶向性,有携带大分子蛋白透过BBB、转运入脑的能力。本实验的意义在于为大分子蛋白质穿越BBB、靶脑转运提供一种安全有效的方法,为其他功能性大分子治疗物质靶向治疗脑疾病提供了理论依据。