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IL-15是新发现的具有类似IL-2生物活性的一种新型细胞因子,广泛存在于动物机体内,在免疫调节和免疫应答尤其是在抗肿瘤免疫应答中有重要作用。1997年发现的猪白细胞介素15(Porcine Interleukin-15,pIL-15)是一种与人IL-15活性相似的细胞因子,目前研究较少,但其作为疫苗佐剂方面具有良好的潜在应用前景,故进行这方面研究具有很重要意义。
本研究从猪外周血中扩增出IL-15基因,并将其克隆至原核表达载体pET32a(+)及真核表达载体pcDNA3.1(+)中,进行了表达研究,并通过动物实验探讨了其真核表达质粒的免疫佐剂作用,为进一步研究猪IL-15生物学活性和临床应用奠定了基础。
1、从猪外周血中克隆IL-15基因。根据GenBank已发表的猪IL-15基因序列设计并合成了特异性引物,无菌采取猪前腔静脉血,分离出淋巴细胞,以经脂多糖(LPS)和刀豆蛋白A(ConA)刺激诱导后提取的总RNA为模板,应用RT-PCR方法对猪IL-15基因开放阅读框(ORF)进行了克隆、序列测定及分析。结果发现pIL-15的ORF由489个核苷酸组成,推测其编码产物由162个氨基酸组成。核苷酸序列分析比对显示,所克隆猪IL-15与GenBank己发表的pIL-15序列的核苷酸和氨基酸的同源性分别达到99.6%、98.8%。与兔、绵羊、牛、猫、犬、猕猴核苷酸同源性为84.7%~90.0%,与小鼠同源性77.9%,与鸡同源性仅为55.2%;与猕猴、兔、牛的氨基酸同源性在80%以上,与小鼠同源性为69.9%,与鸡仅为33.7%。系统进化树则表明猪IL.15与哺乳动物亲缘关系较近,与鸡进化关系较远,IL-15与IL-2在进化树上属不同分支,但进化过程有类似之处。
2、构建了猪白细胞介素15完整肽和成熟肽的原核表达载体。以已经构建好的含有猪IL-15完整肽(pIL-15Q)的质粒为模板,设计含有合适酶切位点的引物,应用PCR技术扩增得到含有IL-15成熟蛋白序列(pIL-15C),长度为362bp,然后与plL-15Q一起克隆至原核表达载体pET32a(+)中,构建了两个重组质粒,经PCR筛选、酶切鉴定和核苷酸序列测定,确定重组质粒pET-pIL-15Q和pET-pIL-15C构建完全正确。将重组质粒pZT-pIL-15Q和pET-pIL-15C转化宿主菌BL21(DE3),经IPTG诱导目的基因表达,结果表明:含pET-pIL-15C的质粒菌可以表达分子量约为33ku的重组蛋白,而pET-pIL-150则否。经鼠抗His标签单抗鉴定为目的基因所表达的融合蛋白。进一步优化pET-plL-15C表达菌的表达条件,进行纯化,摸索复性方法,并对不同方法复性后产物进行生物学活性测定,得出复性A组的效果最好。最后将纯化的目的蛋白免疫小鼠,制备鼠抗pIL-15多克隆抗体,并用Western-Blot鉴定制备成功。3、构建了猪白细胞介素15完整肽和成熟肽的真核表达载体,都能够在AD-293细胞中瞬时表达。同样以构建好的含有猪IL-15完整肽(pIL-15Q)的质粒为模板,分别设计含有适合酶切位点的引物,PCR扩增得到pIL-15Q和pIL-15C两个序列,并将两者一起克隆至真核表达载体pcDNA3.1(+)中,构建真核表达质粒pcDNA-IL-15Q和pcDNA-IL-15C。经PCR筛选、酶切鉴定和核苷酸序列测定,确定重组质粒构建完全正确。将重组质粒转染AD-293后,以鼠抗pIL-15多克隆抗体为一抗,间接免疫荧光法能检测其产生特异性反应,证明这两种重组质粒瞬时表达成功。 4、将重组的真核表达质粒进行动物实验。大量提取真核表达质粒pcDNA-IL-15Q和pcDNA-IL-15C,联合猪圆环病毒真核表达质粒pcDNA-ORF2免疫BAIB/c小鼠,并通过ELISA和鼠脾MTT。实验测定pIL-15的免疫佐剂效果。ELISA结果表明,pcDNA-ORF2质粒联合pcDNA-IL-15Q和pcDNA-IL-15C质粒免疫后,能有效提高PCV2的抗体滴度。鼠脾MTT结果表明,联合免疫后,淋巴细胞免疫水平得到显著提高。总之,构建的两个真核表达质粒pcDNA-IL-15Q和pcDNA-IL-15C都能起到良好的免疫佐剂作用,但用量上不存在显著差异,推荐每次使用100gg以上。
总的来说,本研究首创性较强,首次构建了猪IL-15完整肽和成熟肽的真核表达载体,并首次使用AD-293进行瞬时表达,最后还首次探讨了pIL-15的免疫佐剂作用。本次研究为下一阶段pIL-15临床应用及产业化开发打下了坚实基础。