一种防治猪囊尾蚴病的dna疫苗及其制备方法

文档序号:1231214阅读:248来源:国知局
专利名称:一种防治猪囊尾蚴病的dna疫苗及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物技术领域,具体涉及一种防治猪囊尾蚴病的DNA疫苗及 其制备方法。
背景技术
囊尾蚴病简称囊虫病,是由猪带绦虫的幼虫一猪囊尾蚴感染猪或人而引 起的一种人畜共患病。本病广泛流行于世界各地,以发展中国家如巴西、印 度等较为多见,严重威胁人类健康和畜牧业生产,中国是囊虫病的流行国家 之一。
目前囊尾蚴病的治疗方案多为常规药物治疗,疗效不太理想,副作用较 大,且只能用于感染后治疗而不能用于预防。疫苗是预防囊虫病的重要手段,
目前国内有关囊虫病疫苗的研究主要有两个方面 一种是猪囊尾蚴细胞疫苗 的研制,细胞苗具有良好的免疫力,但细胞株稳定性较差;另一种是DNA 疫苗。
DNA疫苗,是近年兴起的新型疫苗,具有抗体效价维持时间长和交叉 保护效果好等优点。DNA疫苗有以下特点(1)能诱发体液及细胞全方位免 疫应答,既有预防作用又有治疗作用,且免疫应答持久。(2)能将免疫佐剂 CpG序列整合入核酸疫苗内,提高机体的免疫应答水平而无需另加佐剂。(3) 生产工艺简单、成本低廉、易于工业化大规模生产,稳定性好且贮运方便。 (4) DNA疫苗用量少,比其他疫苗更经济。DNA疫苗的作用机理为将克隆 的保护性抗原基因重组入真核表达质粒载体,注射于肌肉组织,使其在肌细 胞中表达抗原,经过抗原提呈过程,可激活体内的体免疫系统和细胞免疫系 统。激活的体液免疫系统可产生特异的抗体,消除游离在血液中的病原物, 并预防病原物的入侵;而激活的细胞免疫系统可产生细胞毒淋巴细胞 (CTL),攻击已被感染的细胞,消除隐藏的病原。
防治猪囊尾蚴病的DNA疫苗,国内已有报道。邓小昭等研制的猪囊尾 呦DNA疫苗pVAX-S- △ c-3n对免疫仔猪的相对保护率为83%。才学鹏等研制的AgBDNA疫苗减虫率达80。/。;本申请人遗传教研室的王庆敏等、吴丹 等研制的DNA疫苗的减虫率分别为80%和73%。
猪囊尾蚴膜联蛋白Anx B2基因是一种猪囊尾蚴抗原基因,是从囊尾呦 中发现的,其基因序列如SEQ ID NO: 1所示(Wang K,Guo Y,Li K,et al. Acta Trop. 2006 Oct;99(2-3): 165-72.),其编码的蛋白(氨基酸序列如SEQ ID NO: 2 所示)具有较强的敏感性和特异性,可作为防治囊尾呦病的候选抗原。

发明内容
本发明的目的是提供一种新的预防和治疗治猪囊尾呦病的DNA疫苗, 及其制备方法。
本发明提供了一种预防和治疗治猪囊尾呦病的DNA疫苗,是由真核表 达载体pcDNA3.1和猪囊尾呦抗原基因组成,其中的猪囊尾呦抗原基因是猪 囊尾蚴膜联蛋白B2 (Anx B2)基因。Anx B2基因序列如SEQ ID NO: 1所 示。AnxB2基因编码的氨基酸序列如SEQ ID NO: 2所示。
本发明还提供了上述预防和治疗治猪囊尾蚴病的DNA疫苗的制备方 法,其中的猪囊尾蚴膜联蛋白B2 (AnxB2)基因是从六钩呦中克隆出来。 本发明的具体技术方案如下-
1.本发明发现膜联蛋白B2 (AnxB2)可在囊尾蚴的早期阶段—六钩蚴 阶段表达,并从猪带绦虫虫卵(内含成熟六钩呦)中成功克隆出AnxB2基因。
在带科绦虫病的免疫防治中,六钩蚴阶段表达的抗原对中间宿主具有较 强的保护作用,由于六钩蚴是侵入宿主的最初阶段,以其为靶位构建疫苗可 能会取得更好的保护效果。Harrison等用羊带绦虫(Taenia ovis)六钩呦抗原免 疫绵羊,减虫率为100% (Harrison GBL , et al. Identification of host protective antigens of taenia ovis oncospheres . Int J parasitol, 1993, 23:41 ),此为六钩呦来 源的抗原在羊缘虫疫苗研究上取得的突破性进展,澳大利亚已成功地制备了 羊带绦虫六钩蚴疫苗,并运用重组基因技术大量生产。Lightowlers等发现牛 带绦虫六钩蚴的TSA- 9和TSA- 18抗原获得最高保护率为94 %。 Plancarte 等利用猪带绦虫六钩蚴抗原对猪进行免疫,结果获得了 83%的免疫保护。 Verastegui等研究表明,粗制猪囊虫六钩呦抗原(OAs)可以诱导100%的保护 而中绦期抗原仅能产生部分保护。骆学农等用45W-4BX和TSOL18两种猪带绦虫六钩呦抗原的重组蛋白免疫家猪,减虫率均在88%以上。羊45W和 牛TSA18重组疫苗的问世,也证明了六钩蚴阶段基因在预防绦虫感染中具 有重要作用。
本发明从六钩蚴中克隆出Anx B2基因,且Anx B2蛋白具有较好的敏 感性和特异性,因此预计利用Anx B2基因构建的DNA疫苗对囊尾呦宿主 将具有很好的保护作用。
2.构建一种预防和治疗治猪囊尾呦病的DNA疫苗
本发明将Anx B2全长序列(如SEQ ID NO: 1所示)插入到真核表达 载体pcDNA3.1中,构建出DNA疫苗pcDNA3.1 - Anx B2 。其中pcDNA3.1 为真核表达载体(购自Invitrogen公司,序列和物理图谱见该公司产品目录); 构建过程以及制备过程中质粒扩增所用的宿主菌为DH5oc (购自GIBCO公 司)。
本发明的DNA疫苗的制备方法,具体步骤如下
A、 猪带绦虫六钩蚴的活化和总RNA的提取及RT-PCR、 PCR扩增 将采自猪带绦虫病人的新鲜缘虫节片用生理盐水冲洗,使虫卵释放出
来,离心漂洗,加入次氯酸钠至大多数虫卵破壳后,加入O. 2mol/L硫代 硫酸钠终止反应,3000r/min离心除去虫卵碎片,用生理盐水悬浮沉淀,加 入含胰酶和猪胆汁的孵化激活液,37。C孵化40分钟,离心弃上清液,沉淀即 为活化的猪带绦虫六钩蚴;将猪带绦虫六钩呦沉淀置于微型匀浆器中,加入 裂解液,用TIANGEN总RNA提取试剂盒,提取总RNA置于一80。C保存。
以Oligo dT为引物用Invitrogen反转录试剂盒进行反转录(具体步骤见 说明书),以上述反转录的cDNA为模板,以
弓l物l: 5'画CGGGATCCATGGCAAAAAATACTCGCTCACC-3,禾口
引物2: 5'陽CCGCTCGAG TTAGGATTCATTCAGTAGTGCG隱3'
进行PCR扩增,回收1200bp左右的PCR产物;
B、 克隆片段的测序
将上述PCR回收产物插入pGEM-T载体经T4连接酶连接后转化DH-5a 大肠杆菌,利用蓝白斑筛选批出白色阳性克隆,在37"C扩增以碱裂解法提取 质粒DNA进行测序,序列正确,如SEQIDNO: l所示,成功克隆出AnxB2 基因;
C、 pCDNA3.1-AnxB2疫苗构建及制备以含目的基因的质粒pGEM-T-Anx B2为模板,以上述引物1和引物2 进行PCR扩增,PCR产物胶回收后用SamH I和xhol双酶切,与同样SamH I和xhol双酶切的pCDNA3.1载体经T4连接酶相连,转化大肠杆菌DH5a, 蓝白斑筛选获得阳性重组子,提取质粒,万flmHI、 xhol酶切和测序鉴定, 测序结果正确,即获含有重组质粒pCDNA3.1-AnxB2的工程菌DH5a;
上述含有重组质粒pCDNA3. l-Anx B2的工程菌DH5a,通过细菌培养、 质粒扩增、分离纯化质粒DNA,最终获得透明澄清的DNA疫苗。
本发明构建的DNA疫苗,经体外实验证明可在哺乳动物细胞中表达Anx B2抗原;体内实验证明本DNA疫苗免疫动物后,可以表达AnxB2抗原并 可有效诱导体内的体液免疫应答反应,机体在很长时间内维持较高水平的抗 体效价,而作为对照组的GST-Anx B2重组蛋白疫苗抗体效价比本DNA疫 苗高,但是抗体效价从8周起即开始下降。本DNA疫苗免疫仔猪后,减虫率 为85%。
本发明能有效地诱发仔猪的免疫应答反应,并对动物的囊尾蚴感染有较 好的免疫保护作用;且生产工艺简单,成本低廉,理化性质稳定、便于储存 和运输。
本发明的预防接种方案较佳的是用本发明的DNA疫苗lml肌肉注射 即可,剂量为每头仔猪500)ag。 20天后追加免疫一次,即可对仔猪产生免疫 保护反应。


图1是六钩呦总RNA的提取、AnxB2基因PCR琼脂糖凝胶电泳图谱
其中1:总RNA ; 2:Anx B2 PCR产物 图2是pcDNA3.1-Anx B2疫苗的琼脂糖凝胶电泳图谱 图3是pcDNA3.1-Anx B2疫苗诱发小鼠血清抗体效价的时间曲线
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。 实施例l:从六钩蚴中克隆AnxB2基因
1.猪带绦虫六钩呦的活化和总RNA的提取及RT-PCR、 PCR扩增
将采自猪带绦虫病人的新鲜绦虫节片(购自哈尔滨医科大学)用生理盐水冲洗数次,置于7mlEppendor滑中剪碎并挤压使虫卵释放出来,3000 r/ min离心漂洗3次;加入等量次氯酸钠作用几分钟(镜检大多数虫卵破壳)后, 迅速加入等量的O. 2mol/L硫代硫酸钠终止反应,3000r/min离心除去虫 卵碎片;用生理盐水重新悬浮沉淀,加入含胰酶和猪胆汁的孵化激活液,37°C 孵化40min(每10min剧烈振荡l次),离心弃上清液,沉淀即为活化的六钩呦。 称取30 mg六钩蚴沉淀置于微型匀浆器中,加入lmlTRNzol裂解液迅速匀桨 后,其余步骤按TIANGEN总RNA提取试剂盒进行(购自TIANGEN公司,具 体步骤见试剂盒说明书),所提取总RNA (见图l中的l)置于一8(TC保存。 取抽提液4pl为模板,以Oligo dT为引物进行反转录(具体步骤见 Invitrogen反转录试剂盒说明书)。以上述反转录的cDNA为模板,以 弓l物l: 5'画CGGGATCCATGGCAAAAAATACTCGCTCACC-3,禾口 引物2: 5'-CCGCTCGAG TTAGGATTCATTCAGTAGTGCG-3' 进行PCR扩增,回收1200bp左右的PCR产物(见图1中的2)。 2.克隆片段的测序
将上述PCR回收产物插入pGEM-T载体(购自Promega公司)经T4连 接酶(购自NEB公司)连接过夜后转化DH-5a大肠杆菌(购自GIBCO公司), 利用蓝白斑筛选批出白色阳性克隆,在37。C扩增以碱裂解法提取质粒DNA 进行测序,序列正确,如SEQIDNO: l所示,成功克隆出Anx B2基因。(具 体实验步骤参见第三版《分子克隆》,科学出版社,2002年出版相关内容) 实施例2: pCDNA3.1-Anx B2疫苗构建及制备
1. pCDNA3.1 -Anx B2 DNA疫苗的构建
以含目的基因的质粒pGEM-T-Anx B2为模板,以上述引物1和引物2 进行PCR扩增,PCR产物胶回收后用5amH I和xhol双酶切(购自NEB公 司),与同样BamHI和xhol双酶切的pCDNA3.1载体(购自Invitrogen公 司)经T4连接酶相连,转化大肠杆菌DH5a,蓝白斑筛选获得阳性重组子, 提取质粒,SamHI、 xhol酶切和测序鉴定,测序结果正确,即获含有重组 质粒pCDNA3.1-AnxB2的工程菌DH5oc。(具体实验步骤参见第三版《分子 克隆》,科学出版社,2002年出版相关内容)
2、 制备DNA疫苗
本发明DNA疫苗用上述工程菌株DH5ot( pCDNA3.1-Anx B2)制备。培 养扩增及纯化可通过常规的细菌培养、质粒扩增和纯化方法进行。(具体实验步骤参见第三版《分子克隆》,科学出版社,2002年出版相关内容)
从扩增后的工程菌中分离纯化质粒DNA,可采用一些常规的方法。本 发明采用碱裂解法质粒大抽A型超纯试剂盒,制备高纯度的质粒DNA (具 体见BioDev试剂盒说明书)。经PBS稀释分装,即获得透明澄清的本发明 DNA疫苗纯品(内毒素〈10EU/ml)(见图2)。 实施例3: pCDNA3.1-Anx B2疫苗的体外表达
将所构建的DNA疫苗通过电穿孔法转染COS7细胞(具体步骤参见第 三版《分子克隆》,科学出版社,2002年出版相关内容),72小时后收获细 胞,以间接ELISA法检测培养上清及细胞破碎液中抗原AnxB2的表达水平, 显色后,以P/N比值大于1.8为阳性,结果上清和细胞裂解液均为阳性,Anx B2抗原在COS7细胞中得到了表达。说明本DNA疫苗可在哺乳动物细胞中 表达。
实施例4: pCDNA3.1-Anx B2疫苗的体内表达
获得的DNA疫苗纯品免疫6 8周龄BALB/c小鼠(100吗/ 100ul /只, 右后肢股四头肌肌肉注射),2周后分别尾静脉采血,分离血清,ELISA法 检测血清中的抗原水平,显色后,以P/N比值大于1.8为阳性。结果抗原表 达为阳性,表明本DNA疫苗免疫动物后,可以表达AnxB2抗原。 实施例5: pCDNA3.1-Anx B2疫苗诱发机体产生体液免疫应答水平的检测
将获得的DNA疫苗纯品免疫小鼠BALB/c小鼠,雌雄各半,6 8周 龄(平均体重20g), 30只随机分成3组,每组10只,第1组接种该DNA 疫苗(每只接种100ng, 100ul PBS溶解),第2组接种GST-Anx B2重组蛋 白(用等体积弗氏不完全佐剂乳化蛋白,每只接种蛋白100吗/l00u1,),第 3组为PBS阴性对照。将质粒IOO吗经右后肢股四头肌肌肉注射给1组小鼠, 蛋白100吗经右后肢股四头肌肌肉注射给2组小鼠,3组小鼠则接种等体积 PBS。 IO天后分别加强免疫一次。于初次注射当日注射前和初次注射后第2、 4、 6、 8、 10、 12、 16周经尾静脉取血,分离血清后以间接ELISA法检测血 清中抗囊尾蚴抗体的水平。
结果DNA疫苗组可以在很长时间内维持较高水平的抗体效价,而作为 对照组的蛋白疫苗抗体效价比DNA疫苗高,但是抗体效价从8周起即开始 下降。(图3)
实施例6: pCDNA3.1-Anx B2疫苗对仔猪囊尾蚴感染的免疫保护作用将获得的DNA疫苗纯品免疫仔猪(1月龄),仔猪随机分为2组,每组 10只,第1组肌肉注射DNA疫苗500^ig/ml/头,20天后加强免疫一次;第 2组为正常对照组。在初次免疫后的第30天攻击感染,每头约三万个虫卵, 攻击感染90天后进行解剖,检査病理改变情况,计算囊尾呦总数,并进行 囊尾蚴的体外培养以检测头节翻出率,据此计算保护率。结果表明,未免疫 组仔猪与免疫组相比,在囊虫虫卵攻击感染后精神不振,被毛蓬乱,不光泽。 pCDNA3.1-AnxB2疫苗对免疫仔猪的减虫率为85%。
以上实验结果可以证明,本发明的DNA疫苗能有效地诱发机体的免疫 应答反应,对仔猪预防囊尾蚴感染起到较好的免疫保护作用。SEQUENCE LISTING <110>中国人民解放军第二军医大学
<120> —种防治猪囊尾呦病的DNA疫苗及其制备方法 <130>说明书,权利要求书
<160> 2
< 170> Patentln version 3.1
<210> 1
<211〉 1065
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 1
atggcaaaaa atactcgctc accctctcag
cccacactga agcccaatcc caactttgat
tccatgcgtt gttggggcac cgatgaggaa
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gagaatacca tcattga犯t cattgtaggc
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gtgaatgctg acgtggaggc gctctgcaaa 120
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gtagacagac cgaagttcta ttctgaggct ctctaccaat ccatggtggg tc犯ggaaca 900
cgcgacttcc tcctcatgcg agtcctcatt ctgcgctctg agattgattt gctggacatc 960
aaggagacgt tcgataagga ccacaagagt ttggccgaat ggataaaggg tgaaacctcg 1020
ggctactatg aacaactact gctcgcacta ctgaatgaat cctaa 1065
<210> 2 <211> 354 <212〉 PRT <213>人工序列 <400> 2
Met Ala Lys Asn Thr Arg Ser Pro Ser Gin Tyr Phe Asp Cys Asn Gly
1 5 10
15Lys Pro Phe Arg Pro Thr Leu Lys Pro Asn Pro Asn Phe Asp Val Asn 20 25 30
Ala Asp Val Glu Ala Leu Cys Lys Ser Met Arg Cys Trp Gly Thr Asp 35 40 45
Glu Glu Thr lie Thr Lys lie Leu Gly Lys Arg Thr Ser Glu Glu Arg 50 55 60
Leu Gin lie Val Ser Leu Tyr Lys Gin Lys Tyr Gly Arg Glu Leu Ala 65 70 75 80
His Asp Leu Asp Gly Asp Leu Lys Gly His Phe Arg Asp Cys Thr lie 85 90 95
Leu Leu Thr Glu Asp Pro lie Tyr Leu Met Ala Lys Ser Leu Tyr Tyr 100 105 110
Ala Met Lys Gly Val Gly Thr Asn Glu Asn Thr lie lie Glu lie lie 115 120 125
Val Gly Cys Thr Asn Glu Glu lie Asn Lys Leu !>ys Gin Phe Tyr lie 130 135 140
Tyr Val Leu Arg Asp Lys Gly lie Lys Asp Pro Lys Arg Thr Leu Glu 145 150 155 160Thr Asp lie Arg Thr Glu Thr Thr Gly Tyr Phe Cys Lys Met Leu Leu 165 170 175
Gin Leu Leu Lys Gly Asp lie Pro Asp Pro Thr Pro Glu Gin Leu Arg 180 185 190
Thr lie Gin Gin Lys Gly Gly Asp Leu Met Val Asn Gin Lys Glu Val 195 200 205
Thr Ala Ala Val Lys Gin lie Val Glu Ala Leu Ala Lys Pro Lys Asn 210 215 220
Ser Thr Asn Ser Val Leu Leu Asn Ala Phe Gin His Lys Asn Val Trp 225 230 235 240
Glu lie Ala Ala Met Asp Lys Glu Tyr Lys Lys Ala Ser Gly Lys Gly 245 250 255
Leu lie Ser Ala lie Ser Glu Ala Val Glu Gly Glu Phe Gly Thr Leu 260 265 270
Leu Met Ala Met Val Gin His Ala Val Asp Arg Pro Lys Phe Tyr Ser 275 280 285
Glu Ala Leu Tyr Gin Ser Met Val Gly Gin Gly Thr Arg Asp Phe Leu 290 295 300Leu Met Arg Val Leu lie Leu Arg Ser Glu lie Asp Leu Leu Asp lie 305 310 315 320
Lys Glu Thr Phe Asp Lys Asp His Lys Ser Leu Ala Glu Trp lie Lys 325 330 335
Gly Glu Thr Ser Gly Tyr Tyr Glu Gin Leu Leu Leu Ala Leu Leu Asn 340 345 350
Glu Ser
权利要求
1、一种预防和治疗治猪囊尾蚴病的DNA疫苗,由真核表达载体pcDNA3.1和猪囊尾蚴抗原基因组成,其特征在于猪囊尾蚴抗原基因是猪囊尾蚴膜联蛋白B2基因。
2、 根据权利要求1所述的一种预防和治疗治猪囊尾蚴病的DNA疫苗 的制备方法,其特征在于所述的猪囊尾呦膜联蛋白B2基因是从六钩呦 中克隆出来。
3、 根据权利要求2所述的一种预防和治疗治猪囊尾蚴病的DNA疫苗的 制备方法,其特征在于该方法的具体步骤如下A、 猪带绦虫六钩呦的活化和总RNA的提取及RT-PCR、 PCR扩增 将采自猪带绦虫病人的新鲜绦虫节片用生理盐水冲洗,使虫卵释放出来,离心漂洗,加入次氯酸钠至大多数虫卵破壳后,加入O. 2mol/L 硫代硫酸钠终止反应,3000r/min离心除去虫卵碎片,用生理盐水悬浮 沉淀,加入含胰酶和猪胆汁的孵化激活液,37T:孵化40分钟,离心弃 上清液,沉淀即为活化的猪带绦虫六钩呦;将猪带绦虫六钩呦沉淀置 于微型匀浆器中,加入裂解液,用TIANGEN总RNA提取试剂盒,提取 总RNA置于一8(TC保存;以Oligo dT为引物用Invitrogen反转录试剂盒进行反转录(具体 步骤见说明书),以上述反转录的cDNA为模板,以弓l物l: 5'-CGGGATCCATGGCAAAAAATACTCGCTCACC-3,禾口引物2: 5'國CCGCTCGAG TTAGGATTCATTCAGTAGTGCG-3'进行PCR扩增,回收1200bp左右的PCR产物;B、 克隆片段的测序将上述PCR回收产物插入pGEM-T载体经T4连接酶连接后转化 DH-5a大肠杆菌,利用蓝白斑筛选批出白色阳性克隆,在37'C扩增以 碱裂解法提取质粒DNA进行测序,序列正确,如SEQIDNO: 1所示, 成功克隆出AnxB2基因;C、 pCDNA3.1-AnxB2疫苗构建及制备以含目的基因的质粒pGEM-T-AnxB2为模板,以上述引物1和引物2进行PCR扩增,PCR产物胶回收后用SamH I和xhol双酶切,与 同样SamH I和xhol双酶切的pCDNA3.1载体经T4连接酶相连,转 化大肠杆菌DH5a,蓝白斑筛选获得阳性重组子,提取质粒,BamHI、 xhol酶切和测序鉴定,测序结果正确,即获含有重组质粒 pCDNA3.1-AnxB2的工程菌DH5a;上述含有重组质粒pCDNA3.1-AnxB2的工程菌DH5a,通过细菌 培养、质粒扩增、分离纯化质粒DNA,最终获得透明澄清的DNA疫 苗。
全文摘要
本发明涉及生物技术领域,具体是防治猪囊尾蚴病的DNA疫苗及其制备方法。目前囊尾蚴病的治疗方案多为常规药物治疗,疗效不太理想,副作用较大,且只能用于感染后治疗而不能用于预防。本发明提供了一种预防和治疗治猪囊尾蚴病的DNA疫苗,是由真核表达载体pcDNA3.1和猪囊尾蚴抗原基因Anx B2基因构成。本发明还提供了疫苗的制备方法,其中的猪囊尾蚴Anx B2基因是从六钩蚴中克隆出来。本发明能有效地诱发仔猪的免疫应答反应,说明其对动物的囊尾蚴感染有一定免疫保护作用;本发明生产工艺简单,成本低廉,理化性质稳定、便于储存和运输。
文档编号A61P33/00GK101524547SQ200810208179
公开日2009年9月9日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者孙树汉, 毅 张, 娜 王, 王俊杰, 王凯慧, 娜 程, 陆一鸣, 魏玉保 申请人:中国人民解放军第二军医大学
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