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人白细胞介素18由Okamura等于1995年发现。因其可诱导IFN-γ的产生，又称之为γ干扰素诱生因子(IGIF)。IL-18是以非活性的前体形式合成，然后通过白细胞介素18转移酶(ICE)在天冬氨酸位点上水解，去除含有36个氨基酸的前导序列，成为成熟的IL-18而发挥生物学活性。成熟的人IL-18的长度为157个氨基酸。IL-18对多种细胞尤其是免疫细胞具有多向性作用，如诱导免疫细胞产生IFN-γ、增强NK细胞和CTL细胞的活性、促进IL-2介导的T细胞增殖、增强Th1单克隆和富集的多克隆T细胞产生Th1类细胞因子、促进Fas配体(FasL)在T细胞表面的表达、增强Fas介导的细胞毒作用等。IL-18被认为是一种潜力极大的增强机体抗肿瘤免疫能力、抗微生物、抗自身免疫疾病的细胞因子，重组人白细胞介素18在国外已进入二期临床研究，用于抗肿瘤治疗。
现已知人白细胞介素18有四个半胱氨酸，但均不形成二硫键，这造成其原核表达后复性困难和稳定性不佳，对其规模化生产与临床应用造成了不利影响。本实验首先运用生物信息学方法，模建出IL-18受体及IL-18/IL-18R复合物的分子结构，分别虚拟突变IL-18的四个半胱氨酸为另外19种氨基酸，建立突变体三维结构模型，计算IL-18突变体/IL-18R复合物三维结构及分子间作用能变化情况。筛选几种突变方案。然后运用分子生物学技术构建突变体，进行活性鉴定。结果成功构建了多株IL-18的突变体，证明运用生物信息学方法进行先期筛选有助于加快IL-18的突变研究，为进一步开发和应用打下了基础。同时这种方法也可以用于其它突变研究。现将结果报告如下：
(1)利用分子模建软件：Modeller，Tinker，NAMD等，先以IL-1受体为模版，成功模建出IL-18受体的三维结构，又以IL-1/IL-1R复合物结构为模版，构建IL-18/IL-18R的复合物结构模型。随后分别虚拟突变IL-18的四个半胱氨酸为另外19种氨基酸，以野生型IL-18为模版进行同源模建，建立了76个突变体三维结构模型。
(2)采用Tinker软件，分别计算76个IL-18突变体/IL-18R复合物的分子间作用能，与原IL-18/IL-18R的分子间作用能进行比较，观察其变化，证明静电作用在IL-18与其受体结合中起重要作用，在CYS38,CYS68位点，突变为酸性氨基酸能使其亲合力增加，而突变为碱性氨基酸则刚好相反；而CYS76位点相反，突变为碱性氨基酸Lys能使其亲合力轻微增加。综合考虑决定选择以下12株突变体进行构建表达及活性研究：C38选择Glu(e)，Ser(s),Pro(p)，C68选Ser(s)，Pro(p)，Tyr(y)，C76选Lys(k)，Ser(s)，Tyr(y)，C127选Ser(s)，Thr(t),lie(i)。
(3)以原PBV220/IL-18质粒为模板，采用高保真Taq酶，进行一步法PCR突变，构建突变体重组质粒，经酶切及测序鉴定完全正确。将重组表达载体转化大肠杆菌DH5α，通过温度诱导，目的基因主要以包含体形式高效表达，经SDS-PAGE鉴定，在相对分子量为18.4KDa，表达量均大于100mg/L，免疫印染显示均能被特异性单克隆抗人IL-18抗体识别。对包涵体进行分离溶解后，对复性条件进行优化。结果显示IL-18突变体的复性条件更加宽松，稳定性更好。
(4)通过IFNγ的诱导合成试验，PBMC增殖试验，NK细胞的细胞毒作用等实验，对IL-18及其突变体的生物学活性进行了检测，了解不同的突变对于其生物学活性的影响，证明先期进行的虚拟筛选结果是基本可靠的，得到活性高于野生株的突变体C38E，为进一步的研究工作打下基础。