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阿尔茨海默病(Alzheimers disease,AD)是最为常见的致死性神经退行性疾病。迄今仍然没有能够成功防治该病的药物,现有的治疗方案仅仅能够缓解和改善与病程相关的一些症状,并不能彻底根除这种疾病。β-淀粉样蛋白(β-amyloid peptide,Aβ)的增多和沉积是导致AD的关键致病因素。制备抗Aβ的疫苗已经成为最有可能防治AD的手段。然而,Aβ的T细胞表位会激活毒性T细胞介导的中枢神经毒性反应,B细胞表位能够诱导机体产生具有治疗效应的体液免疫,但B细胞表位免疫原性极弱,故提高AβB细胞表位的免疫原性、并诱导免疫反应向有利于体液免疫的Th2方向发展是提高AD疫苗有效性和安全性的难点和重点,亦是当前和未来创新AD疫苗的重要发展方向。本文尝试以药用酶——大肠杆菌L-门冬酰胺酶Ⅱ(Escherichia Coli L-asparaginase B,AnsB)作为蛋白载体设计并开发新颖抗原蛋白AnsB-PADRE-Aβ1-15,试图利用AnsB的多亚基自聚化能力提高Aβ B细胞表位的呈现价数,并通过引入通用型辅助T细胞(helper T cells,Th)表位PADRE提高Aβ B细胞表位(Aβ1-15)的免疫原性,为最终获得一种能够诱导机体产生强烈的抗Aβ体液免疫并诱导免疫反应向更加安全、有效的Th2方向发展的创新AD疫苗奠定坚实的基础。 首先,本文采用PCR扩增技术,制备包括新颖抗原蛋白重要组件PADRE和Aβ1-15融合编码基因PADRE-Aβ1-15;随后,采用重组DNA技术,将获得的基因片段克隆入包含载体蛋白AnsB编码基因的原核表达载体pET28a-AnsB-TTP-Aβ1-15中,替换其中的TTP-Aβ1-15融合基因以建立能够在E..Coli系统中高效表达新颖抗原蛋白AnsB-PADRE-Aβ1-15的重组表达质粒pET28a-AnsB-PADRE-Aβ1-15;最后,采用转基因技术,将新构建的表达质粒转入宿主菌E..Coli BL21(DE3)中建立新颖AD疫苗抗原蛋白生产工程菌株BL21/pET28a-AnsB-PADRE-Aβ1-15,并通过基因水平和蛋白质水平对工程菌进行鉴定,证明所得到的工程菌的正确性。 其次,以上述制备的工程菌株BL21/pET28a-AnsB-PADRE-Aβ1-15为对象,通过IPTG诱导表达技术,利用发酵工程菌高效表达抗原蛋白AnsB-PADRE-Aβ1-15;随后,采用蛋白质工程技术方法,建立高效、简便的蛋白质提取与分离纯化技术,制备新颖抗原蛋白;最终,通过生物学和免疫学的技术手段,对抗原蛋白进行验证,分析所得到的抗原蛋白的正确性。 最后,将制备获得的抗原蛋白AnsB-PADRE-Aβ1-15与疫苗佐剂混合,建立新颖AD疫苗,并选择AD转基因模型的背景动物C57BL/6小鼠作为研究模型,对新颖疫苗抗原蛋白的免疫学效应进行研究;简单来说:首先,采用皮下多点注射接种方式,按照一次基础免疫和多次次加强免疫的接种策略,免疫小鼠;随后,收集血清样本,通过检测其中抗Aβ抗体的浓度、亲和力来评价新颖疫苗的体液免疫原性;同时,通过检测血清样本中抗Aβ抗体的亚型、细胞因子的种类、水平,分析新颖疫苗的免疫应答机制。在对实验动物血清的检测中发现,使用新颖疫苗抗原蛋白AnsB-PADRE-Aβ1-15对小鼠进行免疫后,提高了Aβ B细胞表位Aβ1-15的免疫原性,产生了高浓度的抗Aβ抗体,并诱导免疫反应向Th2方向偏移,同时避免了由全长Aβ所引起的细胞毒性反应。 通过上述系统研究,本论文成功建立了一种新颖的AD多表位疫苗,并通过动物实验证明了该疫苗体液免疫应答强度和方式符合AD疫苗发展的需求和方向,克服了AD疫苗临床研究上的一些主要问题。为后续原创性AD疫苗的研究、开发、应用以及可能的优化提供理论依据;同时本研究解决内源性多肽表位免疫原性弱的难题提供了一种新的抗原设计思路和实施方案。