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蛋黄抗体制备与应用进展(2)

放大字体  缩小字体 发布日期:2007-07-02  来源:张国红  作者:信风  浏览次数:957

  1·2 IgY与IgG的比较

IgY与IgG的比较见下图1和表1.

图1:哺乳动物 IgG 与鸟类 IgY 的结构图表1 IgG与IgY的比较.从表1可以看出,鸟类 IgY 与哺乳动物 IgG在科研实验的使用上没有明显的差别,而且鸟类 IgY还有它的一些优点,如与哺乳动物 IgG没有交叉反应;不与风湿因子反应,可降低免疫化验中的假阳性率;也不激活哺乳动物的补体等。另外,鸟类 IgY还有热稳定性好等优点。

2、IgY的提取与纯化
鸡蛋黄作为特异抗体IgY的来源有许多优点。如:母鸡易于饲养,费用不高;收集鸡蛋方便,无需抽动物血,无损伤,符合现代动物保护规则;产生有效免疫反应所需抗原量小,尤其是高度保守的哺乳动物蛋白质对种系发生学上距离较远的禽类通常有较强的免疫原性。Carroll和Stollar(1983)仅用总量30~475μg的增殖细胞核抗原,成功地产生鸡抗弱免疫原性RNA多聚酶II的抗体。而Stuart等分别用人胎盘膜及肝脏膜免疫,均获得大量抗人胰岛素受体和抗人胰岛素样生长因子1(IGF-1)受体。众所周知,人肝膜仅含微乎其微的IGF-1,进一步说明了免疫所需抗原量少。此前他们曾多次用相同的抗原免疫家兔均告失败。完全福氏佐剂的使用使抗体持续时间长且产量高。Gottstein和Hemmeler(1985)的实验表明,在一个月内收集的提纯IgY产量比兔血清高18倍。Gassmann等用20~30μg增殖细胞核抗原初次免疫20天后出现特异IgY抗体,30天达高峰,并持续81天以上;卵黄中无其它Ig类,使得IgY易于提纯等。此外,某些病原微生物如轮状病毒,衣原体等可在鸡胚中增殖。用这些感染的鸡胚组织为抗原免疫鸡获取相应抗体时,可省去抗原提纯的复杂过程。台湾学者苏和平等以酸、碱、酒精、食盐及加热等五种加工条件处理市售鸡蛋,结果显示室温下以酸(pH 2.73)处理壳蛋48小時,蛋黃中IgY已丧失99%;碱(4.2% w/v氢氧化钠)处理14天或饱和食盐水处理28天,可保留蛋黃中IgY 24~33%;而以酒精(16% v/v)处理4天或加热处理成溏心蛋,則可保留47% 以上。另以不同加热条件处理免疫鸡蛋,显示在使蛋黃中心温度低于70 ℃ 下加熱,依加热时间的长短,蛋黃中IgY可保存21~81%。近十几年来,已建立了许多较为高效而经济的方法。这些方法大多以PEG、硫酸葡聚糖、自然胶,如藻酸钠、角叉菜胶(Hatta等,1990)或乙醇沉淀等方法初步纯化工蛋白质。产量约为每ml卵黄提取IgY 5~7.5mg,纯度87%~89%。Akita等在此基础上建立了水稀释法。即以9份水稀释1份卵黄,离心去除颗粒,再用硫酸盐沉淀法浓缩,并经超滤或乙醇沉淀或盐沉淀进一步纯化、浓缩,再经凝胶过滤提纯,产量达9.8mg IgY/ml卵黄,纯度94%。此实验中以PEG代替硫酸盐沉淀,可进一步提高产量。Bade和Stegemann(1984)用预冷的丙烷和丙酮(-20℃)沉淀蛋白质并去除脂质,经DEAE柱层析进一步纯化,方法简便、省时。其IgY抗体活性与用Polson法提纯的IgY之间无明显差别。且稳定性好,经3次以上冻融,抗体活性未见改变。Hassl和Aspock用疏水交换层析和凝胶过滤二步法分离提纯IgY,虽然产量不及PEG或乙醇沉淀法,但活性相似,且纯度较高。IgY的进一步提纯可用提纯其它蛋白质的方法。常见的有凝胶过滤、DEAE纤维素阴离子交换柱层析和亲和层析等方法。必须指出,许多动物IgG均可用蛋白A亲和分离。但IgY不能与蛋白A结合。McCannel和Nakai(1990)用DEAE离子交换层析分离IgY亚群。在提高磷酸盐离子浓度的同时,始终维持一定的pH值。固相金属离子亲和层析是一种蛋白质纯化技术。最常用的金属离子有Cu2+、Ni2+,Co2-、Zn2+。研究表明Fe3+离子与磷酸化氨基酸有很强的亲和力。结合于离子柱上的蛋白质常通过降低pH值或提高盐浓度或二者合并进行洗脱。Greene和Holt用固相金属离子(Fe3+)亲和层析,通过改变pH梯度,根据4个洗脱峰将IgY分为4个亚群。Marti等(1997)将重组蛋白抗原结合于Ni-NTA柱上,用免疫亲和层析纯化特异IgY,效果良好。Kim等用特异性IgY制成抗生物素蛋白质-酰化生物素系统的亲和层析柱,用于IgG的分离和提纯。用不同的提取方法所得的IgY分子量也各异。Bizhanov比较了氯仿、萄聚糖蓝(dextran blue,DB)和PEG三种提取IgY的方法,前者IgY产量比后二种方法高2~4倍;用SDS-PAGE分析其相应产物,发现DB法提纯获得三种主要的蛋白成份:34.7KDa、41KDa和66Kda,并含少量45Kda成份:氯仿法提取主要含两种蛋白成份:45.7KDa或75.2KDa;而用PEG提取获得以66KDa为主的蛋白成份,氯仿及PEG法提取的蛋白质中也包含少量41~80KDa的IgY。

3、精制IgY制备工艺

3·1精制蛋黄抗体生产工艺流程图

3·2工艺技术

免疫抗原制备系由自然病例采集毒株,经分离、脱毒、纯化、组织细胞培养,运用灭活技术保证抗原免疫原性同时防止外源病毒、细菌、支原体污染。利用高免鸡蛋作为抗体生产原料,利用蛋鸡作为适于蛋黄抗体生产的反应器,研究蛋黄抗体在鸡体内代谢规律并据此确定对鸡的免疫程序,保证抗体来源的持续广泛性和规模生产的经济性。鸡蛋蛋黄内脂肪含量高,脂肪与蛋白质比例为2:1,脂肪主要以脂蛋白形式存在,蛋黄是良好的微生物培养基,蛋黄内含有霉形体、沙门氏菌、腺病毒及呼肠孤病毒等可以垂直传播给雏鸡的病原。由此,在蛋黄抗体的萃提精制过程中,既要保证抗体生化结构的完整,生物活性的良好存在,又要彻底去除垂直传播病原,采用目前国际通用的低温乙醇法、盐析法或层析法等蛋白质分离工艺无法解决上述难题。因此,目前欧美发达国家仅将蛋黄抗体用作口服制剂,国内也仅有实验室粗制蛋黄抗体产品。有学者采用综合了物理、化学、生物等多种灭活技术,并结合酸化法、高速离心、超过滤等现代生物技术的HOF灭活工艺,已经成功地解决了上述难题。精制鸡传染性法氏囊病蛋黄抗体的安全性、有效性已获得二类新生物制品证书。小鹅瘟精制蛋黄抗体、鸭病毒性肝炎精制蛋黄抗体已由四川绵阳宝莱生物药业有限公司联合有关科研单位完成基础研究,并着手向农业部申报新兽药证书。精制蛋黄抗体在生产制造过程中,应充分考虑蛋黄中脂蛋白、高磷蛋白、球蛋白之间的相互作用,选择最佳离子强度、pH环境,并加入适量稳定剂,使产品能在室温下较长时间储存,其生物活性及物理外观没有任何变化,便于贮存、运输,极大的方便临床使用。

4、精制蛋黄抗体和粗制蛋黄抗体的区别

初始使用的蛋黄抗体为粗制抗体.即将高免后达到一定抗体滴度的蛋,消毒后分离蛋黄、蛋清,将蛋黄用含一定量的福尔马林生理盐水稀释,搅匀,过滤后,再加入适当抗生素即成.粗制蛋黄抗体缺点:(1)蛋黄内含有一些可以垂直传播给雏鸡的病原,如霉形体、沙门氏菌、腺病毒及呼肠孤病毒等.其生产中未进行严格消毒和灭活;(2)蛋壳表面污染的常在菌,用粗制方法无法灭活;(3)高浓度蛋黄液为污染菌引致的腐败提供最有利的条件;(4)不能也不敢贮存;(5)使用极不方便,因其粘度大,易堵塞注射器;(6)使用中经常出现应激反应;(7)稍有不慎即致人为传毒。国外鉴于此,将其喷成干粉,作为饲料添加剂供口服。

精制抗体必须解决两个问题:(1)彻底灭活技术;(2)解决大规模生产的萃提技术和工艺流程及其相配套的一系列检验、检测等。目前有学者研究精制抗体的生产工艺已取得了如下进展:(1)H.O.F灭活技术获得成功;(2)萃提采取酸化法,结合离心、超滤、除菌等,获得了可供注射用的精制蛋黄抗体.精制蛋黄抗体必须经过无菌检验、安全检验、效力检验才能进入市场。研究显示,精制蛋黄抗体特点:(1)安全,不具备垂直传播病原的危险、不产生应激反应、对注射部位没有刺激;(2)不损伤法氏囊,无免疫抑制;(3)使用方便,易于保存(可常温保存和低温保存);(4)注射后3-6h,抗体即被吸收入血,开始发挥效能,中和相应的病毒、细菌或毒素,中止病原对机体的危害,缓解症候,恢复健康;(5)注射一次有效持续期为5-7天。精制蛋黄抗体有效期为:(1)冰箱保存(4-8℃),有效期至少2年以上;(2)室温保存,有效期为11个月;(3)避光保存为宜。

5、IgY在医学方面的应用

5·1 IgY在免疫诊断方面的应用

IgY的应用与其生物学特性密切相关。在免疫诊断方面,由于IgY不激活补体、不结合类风湿因子、不与蛋白A、蛋白G、哺乳动物Fc受体和补体结合,与IgG几无交叉反应,故可作为免疫学实验检测工具,用于测定循环复合物、类风湿因子和补体等,减少假阳性。Van Regenmortel等将鸡补体C1和豚鼠补体C1混合,进行定量微量补体结合试验,解决了禽类补体难以固定的问题。该方法适用于检测微量病毒抗原,测定病毒蛋白肽片段上的抗原活性或禽类血清抗体,可用于各种特异性病毒学检测。Terzdo等以双毛细管透析浓缩法提取特异性抗沙门氏菌肠出血型肠炎株IgY,用玻片菌体凝聚及试管鞭毛凝聚法测试了367株肠道菌和2株弧菌。结果该IgY只与沙门氏菌肠出血型肠炎株及其它抗原基因型相关的菌株起反应,表明可用此IgY检测沙门氏菌肠出血型肠炎株。αl-低氧诱导因子(HIF-1,一种蛋白质)结合于一种含有HIF-1DNA结合位点的寡核苷酸。

5·2IgY在基因核测方面的应用

Camenisch等用HIF-1免疫并经亲和层析纯化提取特异性IgY,根据电泳迁移率分析,用Western Blot法测定人及哺乳动物细胞核提取液中的HIF-1,并用IgY抗体沉淀低氧细胞抽提液中的HIF-1,还在免疫荧光法中用此IgY测出定位于细胞核的HIF-1。由于如前所述卵黄作为特异抗体IgY的来源的许多优点,IgY在免疫学检测方面正在受到愈来愈广泛的应用。

5·3IgY在免疫治疗方面的应用

5·3·1预防轮状病毒引起的腹泻(Rotaviral Diarrhea)

Robert用卵黄及其提取物成功地抑制组织细胞培养的轮状病毒生长。在感染动物实验模型中,特异IgY可防止动物发展为轮状病毒性胃肠炎,表明卵黄提取物可作为抗病毒抗体来源,防治婴幼儿轮状病毒腹泻。藉由给予口服的活性抗体(被动免疫治疗)来预防轮状病毒的传染病,可能是一种有前景的对抗轮状病毒抗体的应用,许多研究者证明给予口服抗-rotavirus的IgG或IgY,即能有效控制因轮状病毒感染而引起的腹泻。陈六英等研究制备的抗轮状病毒鸡卵黄免疫球蛋白的临床应用表明,抗轮状病毒鸡卵黄免疫球蛋白治疗组总治愈143例(88.27%),对照组96例(60.0%)。经统计学处理,χ2=33.08,P<0.01(见表3)。平均止泻天数治疗组为2.86±1.34( ±s)天,对照组为4.31±1.62( ±s)天。经统计学处理,U=8.77,P<0.01.两组差异有非常显著性意义。从本研究的临床资料看,抗轮状病毒IgY治疗组在总有效率及止泻天数均明显优于常规药物治疗组,表明抗轮状病毒鸡卵黄免疫球蛋白的被动免疫保护效果显著。

5·3·2预防龋齿与蛀牙

Streptococcus mutans被认为是造成人类龋齿最主要的病原菌。该菌含有一种glucosyltransferase的酵素,此酵素会产生cohesive glucans而使病原菌黏着于牙齿表面,形成噬菌斑。形成蛀牙的原因即是噬菌斑内的Lactobacilli所产生的乳酸引起的,可以藉由供给IgY来避免S.mutans(造成人类龋齿之主要病原菌)附着于牙齿表面,来达成预防龋齿的可能性。

5·3·3在肿瘤研究方面,IgY也显示出了可喜的应用前景

甘露糖-6-磷酸酯/胰岛素样生长因子II受体(M6P/IGFII-R)与新合成的溶酶体酶的运输、IGFII的降解和TGFbaI的活性有关,是哺乳动物中一种高度保守的蛋白质,由肿瘤抑制基因编码,目前尚未有特异抗体可用于临床研究。Lemamy等由免疫的鸡卵黄中提取特异性抗M6P/IGFII-R抗体,用于免疫过氧化物酶染色,见M6P/IGFII-R存在于乳腺癌和卵巢癌细胞株(T47D,MDA-MB231,MCF7和BG1)的高尔基体中。另外还用于免疫组化法染色,分析了40份浸润性乳腺癌冷冻切片中M6P/IGFII-R水平及其与肿瘤大小、恶化程度以及雌激素及孕激素的关系,提示M6P/IGFII-R水平在肿瘤细胞中明显低于正常细胞,证实了M6P/IGFII-R与一种肿瘤干扰基因有关的假设。

石家庄市医科院与中科院生物所共同完成的IgY—RA生物导弹,是以从胃低分化粘液腺细胞中分离出的一种蛋白作为抗原,先免疫鸟类动物,使其产生新的抗体,再用分子生物学高新技术把这种新的抗体和具有强烈抑癌作用的一种中药相结合,形成抗癌药物。这种抗癌药物对癌细胞具有高选择性和强杀伤力,而对正常组织细胞没有损害。石家庄市医科院用这种生物导弹,对46例确诊患有中晚期上消化道恶性肿瘤且经其它治疗方法治疗效果不佳,又不能进行手术的患者进行了临床治疗,经1~3个疗程后,再对这些患者随防1~3个月,并进行病理检查。结果显示,在他们所收治的46例中晚期上消化道恶性肿瘤患者中,有3例完全缓解(肿瘤消失或病理检查无癌细胞),占6.5%,有32例部分缓解(肿瘤缩小或胃镜病理检查有好转),占69.5%,总有效率达76%。在治疗过程中没有发现药物的毒副作用,没有出现血象改变、肝肾受损、呕吐、脱发、免疫力下降等现象。

5·3·4抗白色念珠菌感染

傅颖媛等研制出抗白色念珠菌特异性IgY,应用于烧伤鼠预防继发白色念珠菌感染,结果表明,应用IgY烧伤鼠痂下仅检出2例有极少量的白色念珠菌,且未形成痂下感染。与此对照的感染组则80%形成痂下侵入性白色念珠菌感染,此外,经细菌学检查鉴定,还有40%并发化脓性葡萄球菌感染。这一结果表明,白色念珠菌感染将进一步导致机体免疫功能下降,加重并发感染,应用抗白色念珠菌特异性IgY,对提高大鼠免疫功能,特异性预防白色念珠菌感染具有明显的作用。

 
 
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