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乙肝表面抗原(HBsAg)是乙肝疫苗的主要成分。它是一种病毒样颗粒,由蛋白质和脂类通过非共价键作用而形成。因为HBsAg亚基数目多,结构复杂,稳定性差,所以在保存和层析过程中容易发生变构、聚集或者解聚,对其溶解性以及免疫原性等性质会产生较大影响。因此,如何保持蛋白质在层析过程中的构象稳定性已成为多聚亚基蛋白质分离纯化的核心问题和关键技术之一。本论文以HBsAg作为多聚亚基蛋白质的代表,考察不同溶液环境(温度、酸度、聚乙二醇(PEG)、离子类型、盐浓度)对HBsAg构象的影响;然后根据不同盐对HBsAg的影响对疏水层析进行了优化,最后对汉逊酵母细胞表达的HBsAg的纯化工艺进行了整合。论文结论如下:
1.溶液环境条件下,HBsAg在常温下比较稳定,在温度超过60℃时稳定性明显下降;pH值小于4.0时引起HBsAg不可逆聚集,但在pH5.0时HBsAg的聚集是部分可逆的;不同分子量的PEG对于溶液中HBsAg的构象影响较小,但是对酶联免疫检测(ELISA)的结果影响较大;不同离子对HBsAg的影响基本符合Hofmeister序列,不同之处是SO42-比F-更易引起HBsAg的聚集。
2.在溶液环境中,(NH4)2SO4对HBsAg有不利影响。但通过考察不同盐条件下,疏水层析介质对HBsAg的静态吸附性能,并结合疏水层析的结果发现,(NH4)2SO4是最适合疏水层析的盐,有着最高的活性回收率和纯化倍数。
3.工艺优化时发现,汉逊酵母细胞破碎液会对疏水层析介质和离子交换层析介质造成不可逆的污染,并且疏水层析介质的抗污染能力强于离子交换层析介质。通过牛血清白蛋白(BSA)对疏水层析介质的预处理,以及层析后介质的碱洗等操作,使疏水层析介质耐受破碎液污染的能力进一步提高。同时也确定了HBsAg纯化工艺路线是先疏水层析,后离子交换层析。
4.综合上述实验结果,进行工艺整合。通过疏水层析-离子交换层析这两步层析方法,HBsAg的总活性回收率为61.5%,纯化倍数为44.5。经过进一步的超滤浓缩和凝胶过滤层析之后,整条纯化工艺的总活性回收率由实验室前期工艺的24.4%提高到37.9%,纯化倍数也增加到46.7。
通过本研究,初步得到了溶液环境对HBsAg构象影响的规律,并将实验结果成功运用于层析优化和工艺整合,最终开发出一条高收率、低成本,且工艺简单的HBsAg纯化工艺。这是降低疫苗生产成本,减轻我国政府经济负担的有效办法,具有非常现实的意义。