去除百日咳毒素、丝状血凝素中内毒素的工艺探索

目的探讨无细胞百日咳疫苗纯化工艺中百日咳毒素(pertussis toxin,PT)、丝状血凝素(filamentous hemagglutinin,FHA)的内毒素去除问题。方法选用Triton法和离子交换层析法,分别对百日咳杆菌发酵液上清和经Capto SP Imp Res柱纯化的发酵液进行内毒素去除,按《中国药典》三部(2015版)相关方法检测纯化样品的蛋白含量、内毒素含量、抗原含量,并进行SDS-PAGE分析。结果使用Triton法和离子交换层析法均可以将FHA和PT这两种成分的内毒素在脱毒前阶段降低至200 EU/mg以下。在合适的纯化条件下使用离子层析去除内毒素的能力高于Triton法,而在对抗原的回收率上Triton法又稍占优势。结论使用Triton法和离子交换层析法均可解决FHA和PT去除内毒素的问题,两类工艺下对目的蛋白活性的影响有待进一步研究。     

百日咳毒素参考品的制备及鉴定

目的制备百日咳毒素(pertussis toxin,PT)参考品,并进行鉴定。方法将百日咳杆菌培养上清经珍珠岩和羟基磷灰石两步吸附层析纯化后获得PT,进行SDS-PAGE、ELISA、斑点免疫印迹及血凝效价检测。结果纯化后PT纯度可达99%以上;相同抗原含量的纯化后PT和NIBSC标准品与PT单克隆抗体均为阳性反应,与FHA单克隆抗体均为阴性反应;纯化后PT和NIBSC标准品均可与PT单克隆抗体产生明显的反应斑点,与FHA单克隆抗体无反应斑点,Sigma公司PT参考品与PT单克隆抗体有明显反应斑点,与FHA单克隆抗体有微弱反应斑点;纯化后PT和Sigma公司PT参考品的血凝效价分别为1∶32和1∶64。结论成功制备了较高纯度的PT,有望作为参考品用于PT抗原含量检测、抗PT血清抗体滴度检测及抗原纯度检测。     

无细胞百日咳疫苗纯化新工艺的建立

目的建立适合大规模生产的无细胞百日咳疫苗(Acellular pertussis vaccine,APV)纯化新工艺,使疫苗主要成分的比例稳定可控。方法复苏百日咳菌种并传代培养,在大罐发酵培养收获前,调整菌液的pH值至弱酸性,再通过离心获得上清液,经超滤浓缩和脱盐处理,使用阳离子交换层析进行目的组分的分离纯化,纯化产物经SDS-PAGE分离并经Western blot鉴定,确定最佳纯化条件。用建立的层析纯化新工艺连续纯化3批APV,检测各项指标,验证该工艺的重复性。结果收获前菌液pH值调至5.8～6.0,可使疫苗主要保护抗原在上清液中的含量明显提高;采用强阳离子交换层析的方法,从目的蛋白的捕获到多组分的分离提纯可一步完成,各目的蛋白组分的纯度均可达85%以上,回收率可达90%以上;建立的纯化新工艺具有良好的重复性。结论初步建立了可线性放大、适合APV大规模生产的层析纯化新工艺,为疫苗质量标准的提高奠定了基础。     

无细胞百日咳疫苗质量控制方法的建立

目的建立我国无细胞百日咳疫苗组分含量和纯度的检测方法。方法应用ELISA方法对生产过程中组分含量(PT和FHA)进行分析,SDS-PAGE和PAGE方法对疫苗原液中PT和FHA的纯度进行测定。结果通过对生产过程中组分含量的测定,绘制出组分动态图,可以实时监控生产过程中有效组分的变化。检测疫苗原液中PT和FHA纯度的SDS-PAGE法的分辨率较高,但PAGE法条带少,易于分析。结论所建立的质量控制方法可用于我国无细胞百日咳疫苗的质量控制。     

基于Luminex技术的多组分百日咳疫苗血清抗体效价快速检测方法的建立

目的建立基于Luminex技术的多组分百日咳疫苗血清抗体效价快速检测方法。方法将百日咳类毒素(pertussis toxin,PT)、丝状血凝素(filamentous haemagglutinin,FHA)、百日咳杆菌黏附素(pertactin,PRN)、百日咳菌鞭毛蛋白2,3型(fimbrial-2 and fimbrial-3,FIM 2,3)分别与4种不同型号的微球耦联,耦联的抗原在同一孔中与血清孵育,通过生物素标记抗体和链霉素标记藻红蛋白双重识别,用Luminex荧光检测得到荧光中位数值(MFI),进行效价分析,并通过百日咳标准血清建立五组分百日咳疫苗血清抗体检测的标准曲线。采用ELISA法检测同一组血清样品中的抗体效价,并对两种方法的检测结果进行比较。结果与ELISA法相比,Luminex法的线性范围更宽。两种方法检测五组分百日咳疫苗血清抗体效价的分布范围接近,Luminex法检测50份五组分百日咳疫苗免疫小鼠血清抗体效价的平均值分别为PT 65.365 IU/ml、FIM 15.052 IU/ml、FHA 545.236 IU/ml、PRN 7.876 IU/ml,ELISA法检测的平均值分别为PT 72.640 IU/ml、FIM 16.480 IU/ml、FHA 589.474 IU/ml、PRN 7.345 IU/ml,两种检测方法的检测结果具有良好的相关性,相关系数(R2)分别为:PT 0.905 8、FIM 0.979 1、FHA 0.930 9、PRN 0.997 6。结论与ELISA法相比,基于Luminex的多重分析物的检测方法具有减少样品消耗量、节省成本和测定时间、使多种目标分子之间相关性的分析更准确等优点,可用于五组分百日咳疫苗血清抗体效价的检测。     

新型层析技术在人乳头瘤病毒L1蛋白病毒样颗粒快速纯化中的应用

目的采用新型层析技术快速纯化人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV)L1蛋白病毒样颗粒(virus-like particles,VLPs)。方法应用新型的基于阴离子交换和分子筛原理的色谱填料CaptoCore 700初纯昆虫细胞表达的HPV L1蛋白VLPs,再用高流速、高分辨力的阴离子交换树脂Capto Q ImpRes进一步纯化。各步纯化的样品经SDSPAGE进行分析,采用ImageQuant图像分析软件分析两步纯化后蛋白的纯度,并对初纯蛋白进行质谱分析;改良Lowry法测定初纯蛋白的浓度,并计算杂蛋白去除率。结果昆虫细胞表达的HPV L1蛋白经CaptoCore 700初纯后,目标蛋白组成的VLPs存在于流穿组分中,经质谱分析,为目的蛋白HPV L1;料液处理量为1个柱体积时,杂蛋白去除率达80%,料液处理量为2个柱体积时,杂蛋白去除率为76%。初纯的蛋白经Capto Q ImpRes进一步层析纯化,HPV L1蛋白的纯度接近100%。结论 CaptoCore 700加Capto Q ImpRes两步层析纯化能够快速高效地纯化HPV L1蛋白VLPs,整个工艺过程简单、快速、高效、易放大,适用于大规模生产。     

无细胞百日咳疫苗生产用菌株CS的5种保护性抗原基因序列分析

目的对我国无细胞百日咳疫苗生产用菌株CS的5种保护性抗原的基因序列进行分析。方法分别用PCR扩增CS菌株的PT、FHA、PRN、FIM2和FIM3基因,克隆至pGEM-TEasy vector中,进行序列测定及分析,并确定其基因型。结果获得了CS菌株PT、FHA、PRN、FIM2和FIM35段基因克隆,其核苷酸和氨基酸序列与GenBank中收录的相应百日咳杆菌的同源性均在90%以上,种系进化树分析结果与鲍特菌属进化结果一致。CS的基因型为:PTS1属于ptxS1B型,PTS3属于ptxS3A型,FHA属于FHA1型,PRN属于PRN1型,FIM2属于FIM2-1型,FIM3属于FIM3A型。结论本研究为更好地对我国无细胞百日咳疫苗进行质量控制和百日咳杆菌的基因漂移研究奠定了基础。     

无细胞百日咳疫苗血清学效价检测方法的建立及适用性的初步验证

目的建立无细胞百日咳疫苗血清学效价检测方法(PSPT),并对其适用性进行初步验证。方法采用纯化的百日咳毒素(PT)和丝状血凝素(FHA)包被酶标板,以羊抗鼠IgG酶标抗体为指示抗体,建立检测小鼠抗PT抗体和抗FHA抗体的间接ELISA法,并对该方法进行初步验证。在此基础上建立PSPT法,并与MICA法进行相关性分析。结果建立了小鼠抗PT抗体ELISA和抗FHA抗体ELISA,标准曲线线性范围内R≥0.99;经验证,两系统与无关抗体之间均无交叉反应;检测限度分别为93.7500和59.0625mEU/ml,检测限量分别为100和70mEU/ml。将10批无细胞百日咳原液分别以PSPT法和MICA法进行效价测定,两者呈正相关,两种方法检测结果差异无统计学意义,且PSPT法比MICA法重复性更好。结论抗PT抗体ELISA和抗FHA抗体ELISA灵敏度高,准确性及精密性均较好,在此基础上建立起来的PSPT法有望替代MICA法,用于检测无细胞百日咳疫苗的效价。     

自制填充介质对人血浆白蛋白的层析分离

目的用自制的快速层析介质对人血浆白蛋白进行分离纯化。方法低温离心去掉冷沉淀后的人血浆,在不同淋洗条件下,经过两步弱阴离子交换和一步弱阳离子交换层析分离,并经凝胶过滤层析柱进一步纯化。结果经3步层析后,所得含白蛋白组分的纯度已达到98.44%,回收率为91.40%。4步层析后,白蛋白纯度可接近于100%。结论所采用的分离纯化方法和介质适用于人血浆白蛋白的纯化。     

百日咳杆菌无动物源培养基的筛选及其对百日咳毒素和丝状血凝素产量的影响

目的确定百日咳杆菌无动物源培养基最佳配方,并检测其对百日咳毒素(pertussis toxin,PT)和丝状血凝素(filamentous haemagglutinin,FHA)产量的影响。方法分别按一定比例混合使用或单独使用无动物源蛋白Hy Pep5603(小米和小麦蛋白)、精选大豆胨,替代培养基中动物源性成分(酸水解酪蛋白)作为氮源,进行百日咳杆菌摇瓶培养,比较细菌生长密度和产物生产量。以最高PT和FHA产量为参考标准,确定最佳培养基配方。用该配方与动物源培养基对比,进行4批30 L百日咳杆菌发酵培养;发酵液处理后,用离子交换层析分离PT和FHA样品,ELISA法测定各样品中PT和FHA的蛋白含量,SDS-PAGE法检测产物的相对分子质量大小。结果由无动物氮源Hy Pep56034.0 g/L、精选大豆胨6.0 g/L加改良SS培养基组成的培养基,摇瓶培养百日咳杆菌后最高A550为3.8,发酵百日咳杆菌后最高A550为5.8,均能有效地供菌体生长,且优于单独使用动物源或无动物源培养基;用该配方发酵百日咳杆菌并纯化,获得PT的产量约为5.7 mg/L,FHA产量约为23.0 mg/L,均高于用动物源培养基培养后的产物,且相对分子质量大小一致。结论用含Hy Pep5603 4.0 g/L、精选大豆胨6.0 g/L的无动物源培养基培养百日咳杆菌,可替代动物源培养基,用于PT和FHA的生产。     

无毒性逆转的无细胞百日咳菌苗制备

将百日咳菌培养物上清液,经一段硫酸铵盐析提取百日咳主要保护性抗原 FHA 和 PT,用蔗糖密度梯度离心去除内毒素,以戊二醛解毒制成无细胞百日咳菌苗。该菌苗对家兔不产生热原反应,对小鼠毒性低,不引起明显的白细胞增多及组胺致敏活性,小鼠免疫后对百日咳毒菌脑腔攻击具有很好的保护作用,并可产生较高的抗体应答。菌苗经37℃保存3个月未出现毒性逆转现象,质量稳定,为大批量制造质量均一的无细胞百日咳菌苗提供了可能性。     

提取百日咳保护性抗原的简易方法

用蓝色琼脂糖 CL—6B 做亲和吸附凝胶,仅用一步简单操作即可将1相百日咳菌在液体培养基中产生的 FHA 和 PT 抗原全部提纯出来。用 cs 菌株和 Tohama 菌株所得的提取物中,具有全部 FHA 和 PT 的生物学活性,共总抗原提取量二者没有区别,但 Tohama 菌株提取物的毒性略高于 cs 菌株。提取物中内毒素含量极微,未查出有凝集原存在。本方法为简化无细胞百日咳菌苗的研制过程提供了有利条件。     

我国百日咳疫苗生产用菌株主要抗原片段基因序列分析

目的对我国百日咳疫苗生产用菌株主要抗原片段基因进行序列分析,为我国百日咳疫苗的研制和质量控制提供依据。方法分别从我国百日咳杆菌疫苗生产用菌株CS株基因组DNA中扩增百日咳毒素(Pertussis toxin,PT)、外膜蛋白(Pertactin,PRN)、菌毛蛋白2(Fimbriae 2,FIM2)、菌毛蛋白3(Fimbriae 3,FIM3)基因,克隆至pMD18-T载体,测序,并与GenBank中登录的百日咳杆菌其他菌株的PT、PRN、FIM2、FIM3基因序列进行比较,构建系统进化树。结果百日咳杆菌CS株PT、PRN、FIM2和FIM3基因的扩增产物大小均与预期一致。CS株PT基因与国内的另一疫苗生产株18323亲缘关系最近,在同一分支上,且与国际标准株Tohama在同一亚分支内;PRN、FIM2和FIM3基因与国际标准株Tohama均在同一进化分支上。结论百日咳杆菌CS株与国际标准菌株Tohama亲缘关系较近,与临床分离的其他流行株亲缘关系较远。     

百日咳黏附素的原核表达及其单克隆抗体的制备

目的原核表达百日咳黏附素(Pertactin,Prn),并制备抗Prn单克隆抗体。方法从无细胞百日咳疫苗生产菌株CS株基因组DNA中克隆Prn基因,插入表达载体pQE-30中,构建重组表达质粒pQE-30-Prn,转化E.coli M15,IPTG诱导表达。表达的重组Prn蛋白经阳、阴离子交换层析纯化后,采用Western blot和ELISA法鉴定重组Prn蛋白的反应原性。以纯化的重组Prn蛋白为免疫原,利用杂交瘤技术制备单克隆抗体,并对制备的单抗进行鉴定。结果重组表达质粒经双酶切和测序鉴定构建正确;表达的重组Prn蛋白相对分子质量约为69 000,主要以包涵体形式表达;纯化的重组Prn蛋白的纯度达95%以上,产量可达25 mg/L,能与不同来源的抗Prn-Ab血清特异性结合。获得2株分泌抗Prn单抗的杂交瘤细胞株,分泌的单抗均为IgG1类,轻链类型均为κ,效价均达1∶105以上,并能特异性识别Prn蛋白,而与百日咳杆菌其他抗原蛋白无交叉反应。结论原核表达、纯化了重组Prn蛋白,并制备了2株效价高、特异性强的单抗,为无细胞百日咳疫苗的质量控制及百日咳杆菌致病机制的研究提供了材料。     

中国百日咳鲍特菌ptxS1和prn基因多态性分析

目的分析我国近50年来分离的百日咳鲍特菌抗原百日咳毒素(Pertussistoxin,PT)S1亚基(ptxS1)和百日咳黏附素(Pertactin,prn)基因多态性。方法收集85株百日咳杆菌,分别进行ptxS1和prn基因的PCR扩增和测序,并对序列进行比较分析。结果共发现4个ptxS1基因型和6个prn基因型的百日咳杆菌。自20世纪60年代,非疫苗型ptxS1A菌株逐渐取代疫苗型菌株;含有prn2和prn3新基因型的菌株出现在2000年以后。基因的系统进化树显示,菌株ptxS1和prn基因型的核苷酸和氨基酸序列的同源性分别在97%以上。结论我国近50年流行的百日咳临床分离菌株ptxS1和prn基因存在抗原漂移现象,本研究为加强我国百日咳的流行病学监控与新型无细胞百日咳疫苗的研发奠定了基础。     

无细胞百日咳疫苗中活性PT的保护作用

目的 比较经基因工程方法脱毒的无细胞百日咳疫苗(APV)中不同含量活性PT的保护作用。方法 用小鼠保护性试验(AMPT)评价不同含量活性PT疫苗样品的百日咳效力,组织胺致敏试验(HST)检测不同含量PT样品中PT活性。结果 含5ng活性PT的疫苗与不含PT的疫苗效力差异无显著意义;含50ng活性PT疫苗与不含和含5ng活性PT的疫苗效力差异有显著意义。用HST肛温测定法可以检测到含50ng活性PT的样品中PT活性。结论 AMPT适用于高度脱毒或基因工程脱毒的APV的效力检定,HST肛温测定法可以证实APV中PT的活性。