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本研究将利用抗体库技术,体外筛选、克隆、表达去唾液酸糖蛋白受体的单链抗体,并对单链抗体的靶向性进行分析,观察重组scFv-Melittin肝脏的靶向能力以及破溶酶体膜功能,并探讨重组Tat-TK融合蛋白的跨膜效应,为进一步构建基因靶向运输及治疗载体奠定基础。【目的】从人源噬菌体抗体库(Tomlinson I Library)中筛选与ASGPR特异性结合的单链抗体,研究其靶向肝细胞特异性;Melittin与该单链抗体融合蛋白的破溶酶体膜功能;以及Tat介导HSV1-TK融合蛋白的跨膜效应,为肝脏疾病的靶向治疗研究奠定基础。【方法】1.去唾液酸糖蛋白受体H1亚单位CRD(CRDH1)的表达、纯化与鉴定根据CRDH1的DNA序列设计一对引物,以质粒CRDH1/pET3为模板,PCR扩增CRDH1基因并定向插入至原核表达质粒pET-32c中,IPTG诱导表达,12%聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)检测重组融合蛋白CRDH1(rCRDH1);常规方法处理包涵体,Ni2+亲和柱纯化融合蛋白,在AKTA Prime液相色谱仪用HiTrap Desalting column进行脱盐,核酸蛋白测定仪测其浓度,采用Band Leader软件分析其纯度;并通过WB检测其与兔抗人ASGPR血清的免疫反应性。2.抗rCRDH1单链抗体的筛选、表达与鉴定以原核表达纯化的rCRDH1作为筛选分子,从人源噬菌体抗体库(Tomlinson I)中筛选与去唾液酸糖蛋白受体H1亚单位CRD区特异性结合的噬菌体,对人源化噬菌体抗体库进行四轮固相筛选,所获得的阳性克隆用表达纯化的原核表达载体pET-32c中的亲和标签(Trx-His-s tag)进行差异筛选,SDS-PAGE检测可溶性表达,通过ABI3730全自动荧光测序仪对获得能分泌性表达特异性抗CRDH1单链抗体的噬菌体克隆进行DNA测序分析;制备阳性克隆噬菌体并感染表达宿主菌HB2151,经IPTG诱导单链抗体的表达,收集表达菌上清并用饱和硫酸铵沉淀上清中的单链抗体,IMAC柱纯化后,经12%SDS-PAGE电泳、Western-blot及免疫组化方法分析检测纯化抗体的特性。3.单链抗体-Melittin融合蛋白的构建与效应测定人工合成编码Melittin的两条寡核苷酸单链(GenBank:X02007),两端分别引入NotⅠ和SacⅡ两个酶切位点,退火形成寡核苷酸双链,30%非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳判断退火效果;NcoⅠ和NotⅠ双酶切含抗去唾液酸糖蛋白单链抗体C1基因的载体C1/pIT2,低融点琼脂糖凝胶回收C1,采用分子克隆技术将其定向克隆至原核表达载体pGC中。将含C1M/pGC的XL1-Blue单菌落接种至LB肉汤培养基中培养,并通过IPTG诱导表达。表达产物用Ni2+螯合柱亲和纯化,免疫印迹技术(WB)分析重组蛋白C1M的抗原结合能力,溶血试验分析C1M的生物学活性。4.Tat11-TK的融合表达与功能鉴定合成编码HIV-Tat47-57(Tat11)的两条寡核苷酸单链(Gen-BankNC 001802),两端分别引入BamHⅠ和HindⅢ两个酶切位点,退火形成寡核苷酸双链,15%非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳判断退火效果;以r-pAs16Dr为模板,通过PCR扩增HSV1-TK基因,采用分子克隆技术将其定向克隆至原核表达载体pET-32中。将含Tat11-TK/pET-32的BL21单菌落接种至LB肉汤培养基中培养,并通过IPTG诱导表达。表达产物用Ni2+螯合柱亲和纯化,免疫组化分析重组蛋白Tat11-TK的膜结合能力,免疫印迹技术(WB)分析该融合蛋白的穿膜能力。【结果】1.rCRDH1的制备及免疫原性NcoⅠ和XhoⅠ酶切鉴定和DNA测序结果表明,克隆基因的DNA序列与CRDH1的DNA序列完全一致,说明构建成功;含重组表达质粒CRDH1/pET-32c的BL21菌经IPTG诱导后表达出一约35.0kDa大小的融合蛋白;对表达菌液超声后上清和沉淀经SDS-PAGE检测表明,融合表达的rCRDH1以包涵体形式存在。Ni2+亲和纯化后,获得较纯(纯度大于95%)的rCRDH1重组融合蛋白,纯化的重组融合蛋白能被兔抗ASGPR阳性血清特异性识别,而与抗ASGPR阴性对照血清呈阴性反应。2.单链抗体的特异性经第四轮筛选的产物,随机取60个克隆经ELISA检测结果显示,24株与rCRDH1重组抗原有较好结合活性,其中有14株与重组蛋白标签有交叉反应,10株阳性噬菌体与鼠不同组织提取的可溶性抗原,大肠杆菌抗原均无交叉反应;10株阳性噬菌体克隆中有2株经IPTG诱导表达培养上清与rCRDH1抗原有较强的特异性结合活性,两株阳性噬菌体分别命名为C1、C2;经PCR扩增,C1和C2的扩增片段长约900bp,DNA序列分析证实基因全长均为729bp,包括VH、VL和linker序列,VH处于linker的上游,VL处于linker的下游,均带有3个互补决定簇,由(Gly4Ser)3组成linker,拼接完全正确。C1和C2为两株不同的抗去唾液酸糖蛋白rCRDH1单链抗体。与人抗体胚系基因数据库相比较表明,重链V区属于人免疫秋蛋白VH3家族,起源于免疫球蛋白胚系基因VH DP-47;轻链V区属于VKI亚家族,起源于免疫球蛋白胚系基因DPK9,C1的GenBank登录号:VH:AY789442;VL:AY789443。3.单链抗体-Melittin融合蛋白的特性成功构建原核表达质粒C1M/pGC,并经测序证实;在大肠杆菌XL1-Blue中有效表达出重组融合蛋白C1M;表达产物以可溶性形式存在;纯化的C1M大小为29.4kDa,浓度为0.6mg/ml;免疫组化结果说明C1M能有效识别去唾液酸糖蛋白受体,红细胞溶血试验证明具有裂解红细胞膜功能。4.Tat介导HSV1-TK的跨膜功能表达产物经SDS-PAGE在60.7kDa左右显示条带,符合Tat11-TK与表达标签融合蛋白的理论值,并证明以包涵体的形式表达;通过Ni2+螯合柱亲和纯化获得的Tat11-TK重组融合蛋白经免疫组化证实能结合到肝癌细胞表面,免疫印迹结果显示Tat11-TK能有效穿过细胞膜进入HepG2细胞内。【结论】通过基因重组技术与蛋白质化学技术获得具有抗原性的rCRDH1蛋白,以其作为筛选靶分子,通过与Trx-His-s tag的差异筛选,从人源噬菌体抗体库中筛选获得两株特异性抗rCRDH1的scFv,纯化的单链抗体可与rCRDH1和肝癌组织以及正常肝组织特异性结合,表明所获得的单链抗体具有功能活性与特异性,为进一步研究其肝靶向特异性以及靶向基因治疗奠定了基础;该单链抗体与Melittin的融合蛋白,不仅保留了单链抗体的结合特异性,且可同时具有一定破膜作用;进一步成功构建蛋白转导肽Tat与自杀基因HSV1-TK的原核表达载体,亲和纯化的Tat11-TK具有较强的跨膜能力;综合运用重组融合肽Melittin的溶酶体破膜和Tat介导的跨膜功能,结合筛选得到的scFv靶向ASGPR功能,有可能为非病毒载体基因治疗肝疾病开辟新的途径。