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广州管圆线虫[Angiostrongylus cantonensis(Chen,1935)Doughery,1946]是引起嗜酸性粒细胞增多性脑膜炎或脑膜脑炎的重要病原体。人是广州管圆线虫的非适宜宿主,幼虫侵入人体后,通过肠道进入血液,在体内移行,最终侵犯中枢神经系统,引起广州管圆线虫病。
广州管圆线虫病主要发生在热带和亚热带地区,东南亚各国、太平洋和印度洋各岛屿均有暴发或散发流行。我国最早在台湾发现了首例病人,大陆已有数次暴发流行或小流行,尤其是2006年夏季北京的暴发,患者达160余人,引起广泛关注。随着人们饮食习惯的改变,该病病例呈逐年增多趋势。WHO公布的21世纪新出现的全球威胁性传染病中就包括广州管圆线虫病。我国卫生部在2003年将广州管圆线虫病列为“新发传染病”。但目前关于该病的诊断、治疗及致病机制方面的研究仍然较少。
天冬氨酸蛋白酶(Aspartie proteases,ASP)是具有特征的一大类活性酶。有研究,其在利什曼原虫、盘尾丝虫、血吸虫及疟原虫等寄生虫中,参与了重要的代谢过程,作用越来越受重视。随着药物研究的发展,ASP已经是一些临床用药的靶位。因此,研究ASP在广州管圆线虫中的作用,寻找其在诊断及疫苗药物研发方面可能的潜在价值有着重要意义。研究目的在生物信息学分析的基础上,体外克隆表达广州管圆线虫ASP基因,获得重组蛋白;免疫组织化学反应对蛋白进行虫体定位;分析其免疫学活性,动物实验观察其在广州管圆线虫致病中的作用,探讨其在诊断和疫苗药物研发中的潜在价值。
研究方法:生物信息学分析广州管圆线虫ASP基因序列,进行结构和可能的功能预测。PCR法从幼虫cDNA文库扩增该基因,定向克隆到原核表达载体pET-30a(+),在大肠杆菌BL21中诱导表达蛋白,SDS-PAGE和Westem-blotting分析鉴定表达产物。优化表达条件,大量表达重组蛋白,经Ni-IDA His·Bind Resin亲和层析柱纯化蛋白。免疫组化对蛋白进行虫体定位。酶联免疫法测定重组蛋白作为诊断抗原的敏感性和特异性。动物实验观察,重组蛋白的致病性及免疫小鼠抗血清对广州管圆线虫病的保护作用。
研究结果:体外成功克隆并扩增了目的基因,构建了原核表达体系,经过优化条件,获得大量可溶性表达的融合目的蛋白,亲和层析纯化重组蛋白,经SDS-PAGE分析,蛋白纯化效果较好;免疫组化定位显示目的蛋白主要在虫体皮层表达;ELISA及Western-blotting反应鉴定重组蛋白作为诊断抗原的敏感性和特异性,发现重组蛋白能和广州管圆线虫病人血清及感染广州管圆线虫小鼠7天后血清呈阳性反应,和钩虫、肝吸虫病人血清存在一定的交叉反应性;动物实验发现,重组蛋白免疫小鼠可引起小鼠脑部病理变化,其免疫血清对小鼠体内的广州管圆线虫有一定的杀灭作用。
结论:获得了广州管圆线虫ASP基因序列,体外实现了对该基因的克隆及在原核体系的可溶性表达,得到了纯化的融合蛋白。免疫组化定位显示,蛋白主要在幼虫虫体的皮层表达。融合蛋白具有免疫原性和抗原性,该蛋白免疫小鼠可引起小鼠脑部病理变化,免疫后小鼠能诱导对广州管圆线虫部分免疫保护作用。