第 46 卷第 6 期 罗凯明等 : 透明质酸单克隆抗体的制备及免疫分析方法的建立 741 且得率低, 导致生产成本过高, 不能满足医药和化妆品生产的需求 目前主要利用兽疫链球菌 枯草芽孢杆菌 [8-10] [11-12] 大肠杆菌以及乳酸链球 [13-14] 菌的 HA 高产菌株发酵生产 HA 发

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1 740 学报 JournalofChinaPharmaceuticalUniversity 2015,46(6): 透明质酸单克隆抗体的制备及免疫分析方法的建立 罗凯明, 赵 虎, 高向东 ( 中国药科大学生命科学与技术学院, 南京 ) 摘要将 1 氰基 4 二甲胺吡啶四氟硼酸盐 (CDAP) 活化后的透明质酸 (HA) 与牛血清白蛋白 (BSA) 共价偶联制备完全抗原 BSA HA, 纯化后免疫 BALB/c 小鼠, 采用杂交瘤技术制备 HA 特异性单克隆抗体, 考察单抗的生物学特性, 并建立 HA 定量免疫分析方法 间接竞争 ELISA 法 研究表明, 完全抗原 BSA HA 免疫 BALB/c 小鼠后, 能诱导 HA 特异性抗体的分泌 ; 经细胞融合 选择性培养 筛选和亚克隆, 获得一株稳定分泌 HA 特异性抗体的杂交瘤细胞 8B6, 其腹水抗体效价达 以上, 亲和常数为 mol -1, 独特型为 IgG1; 以 10 0ng/mLHA 包被酶标板,1 0% BSA 为封闭剂, 建立 HA 间接竞争 ELISA 法, 其线性范围介于 0 01~10 0μg/mL, 特异性好 灵敏度高 关键词 透明质酸 ; 单克隆抗体 ; 间接竞争 ELISA; 免疫分析 中图分类号 TQ323 文献标志码 A 文章编号 (2015) doi: /j.isn Preparationofamonoclonalantibodyagainsthyaluronicacidanditsapplica tioninimmunoassay LUOKaiming 牞 ZHAOHu 牞 GAOXiangdong SchoolofLifeScience&Technology 牞 ChinaPharmaceuticalUniversity 牞 Nanjing 牞 China Abstract Thisstudywastodevelopaquantitativeimmunoasayforhyaluronicacid 牗 HA 牘.Wefirstlyprepareda monoclonalantibody 牗 MAb 牘 againstit HA 牞 activatedby1 cyano 4 dimethyl aminopyridinium tetrafluoroborate 牗 CDAP 牘牞 wascoupledtobovineserum albumin 牗 BSA 牘 BALB/cmicewereimmunizedwithpurifiedcomplete antigenbsa HAandthemonoclonalantibodywaspreparedbyhybridomatechnique Tocharacterizethespecificity oftheantibody 牞 inhibitionenzyme linkedimmunosorbentasay 牗 ELISA 牘 wasconductedandthecrosreactivity alongwithafinityconstantwasdetermined TheresultsshowedthatthesubstitutiondegreeofBSA HA 牗 m BSA / w HA 牘 wasabout9 Also 牞 ahybridomacellinenamed8b6wasobtainedbyhybridomatechnology.theindirect ELISAtiteroftheasceticfluidwas 牷 theisotypeofmab8b6wasigg1andtheafinityconstantwas K a = mol -1 ToestablishtheindirectcompetitiveELISAmethod 牞 polystyrenemicrowelplateswere coatedwith10 0ng/mLHAandblockedwith1 0% BSA ThelinearrangeofindirectcompetitiveELISAwas between10 0ng/mLto10 0μg/mLwhichconfirmedthatthemethodwasspecificandsensitive Keywords hyaluronicacid 牷 monoclonalantibody 牷 indirectcompetitiveelisa 牷 immunoasay ThisstudywassupportedbyChinaNationalKeyHigh TechInnovationProjectfortheR&DofNovelDrugs 牗 No 2012ZX 牘 andtheinnovativescientificresearchteamfundofjiangsuprovince 透明质酸 (hyaluronicacid,ha) 是由 D 葡萄糖醛酸和 N 乙酰氨基葡萄糖的双糖重复单元所组成的线性酸性黏多糖, 相对分子质量介于 ~ D [1] HA 具有良好的亲水性 黏弹性 应变 性 渗透性以及生物相容性 [2], 并且具有免疫调节 抗氧化 抗炎等多种生物活性, 目前已被广泛应用于医药 化妆品和食品领域 [3-7] HA 可从鸡冠 动物眼球等组织中提取获得, 但其制备过程复杂而 收稿日期 通信作者 Tel: E mail:xdgao@cpu edu cn 基金项目 国家 重大新药创制 科技重大专项资助项目 (No 2012ZX ); 江苏高校优秀科技创新团队资助项目

2 第 46 卷第 6 期 罗凯明等 : 透明质酸单克隆抗体的制备及免疫分析方法的建立 741 且得率低, 导致生产成本过高, 不能满足医药和化妆品生产的需求 目前主要利用兽疫链球菌 枯草芽孢杆菌 [8-10] [11-12] 大肠杆菌以及乳酸链球 [13-14] 菌的 HA 高产菌株发酵生产 HA 发酵液中 HA 含量测定的方法主要有咔唑法 Biter Muir 法 地衣酚法 阿利新蓝法 CTAB 浊度法 紫外光谱法和共振瑞利散射 (RRS) 光谱 [15-17] 法等, 上述方法均缺乏特异性, 灵敏度低, 且发酵液中多种成分影响 HA 测定结果 因此, 本研究采用化学法将 HA 和载体蛋白 牛血清白蛋白 (BSA) 共价偶联, 采用杂交瘤技术制备 HA 特异性单克隆抗体, 建立 HA 免疫分析方法, 为发酵生产 HA 的定量分析提供特异 灵敏的检测手段 材料 1 1 试剂与材料 透明质酸 ( 泰州市苏化医药科技有限公司 ); BSA 1 氰基 4 二甲基氨基 吡啶四氟化硼 (CDAP) 聚乙二醇 (PEG)1500 选择性培养基 HAT HT 和小鼠单克隆抗体独特型试剂盒 (ISO2) ( 美国 Sigma Aldrich 公司 ); 胎牛血清和 DMEM 培养基 ( 美国 ThermoFisher 公司 ); 羊抗小鼠 IgG HRP( 武汉博士德生物工程有限公司 ); 透析袋 ( 上海源叶生物科技有限公司 ); 高结合力 ELISA 板 ( 广州洁特生物过滤制品有限公司 ) 1 2 动物与细胞株 BALB/c 小鼠, 雌性,7 周龄, 购自扬州大学比较医学中心, 许可证号 :SCXK( 苏 ) ;Sp2/ 0 Ag14 细胞株, 由本实验室保存并提供 1 3 仪 器 全波长酶联免疫检测仪 ( 美国 Thermo 公司 ); Mylab 酶标板摇床 ( 韩国 Seoulin 公司 ) 方法 2 1 完全抗原 BSA HA 的制备 HA 经 CDAP 活化后, 与 BSA 共价偶联, 偶联反应液经透析除去反应体系中的小分子和游离 BSA 分别采用 BCA 法和硫酸咔唑法测定偶联物的蛋白质和糖的含量, 求得 HA 的 BSA 取代度, 并分别采用紫外光谱扫描法和 SDS PAGE 鉴定偶联物 偶联物微孔滤膜过滤后, 少量分装, 于 -20 保存备用 2 2 免疫 BALB/c 小鼠用 ph7 2,0 01mol/LPBS 调节 BSA HA 质量浓度至 500μg/mL, 将 BSA HA 与弗氏完全佐剂等体积混合, 充分乳化后腹腔接种雌性 BALB/c 小鼠, 每只 0 2mL; 间隔 7d, 采用等量的 BSA HA 与弗氏不完全佐剂等体积混合, 充分乳化后加强免疫, 重复 2 次 于最后一次加强免疫后第 10 天, 经眼眶下静脉丛采集血样, 分离血清, 采用双向免疫扩散测定 HA 特异性抗体效价 2 3 双向免疫扩散测定 HA 特异性抗体用 PBS 配制质量分数为 0 8% 的琼脂糖凝胶, 制备凝胶平板 ; 按设计的方案打孔, 并在相应的孔内分别加入 HA 和梯度稀释免疫 BLAB/c 小鼠的血清, 将凝胶平板放入湿盒内, 置 37 温箱 48h 后观察结果 2 4 细胞融合与 HA 特异性杂交瘤细胞筛选 BALB/c 小鼠于冲击免疫 3d 后, 摘眼球放血处死, 无菌分离脾淋巴细胞, 以 PEG1500 为融合剂, 按标准程序进行细胞融合 [18], 采用间接 ELISA 法筛选阳性杂交瘤细胞, 经 2 次亚克隆, 选择上清液抗体效价高 生长状态良好的杂交瘤细胞单克隆扩大培养并液氮冻存 2 5 间接 ELISA 法筛检 HA 特异性抗体用 10 0μg/mLHA 包被酶标板,1 0% 明胶封闭, 然后按常规 ELISA 操作程序检测杂交瘤细胞上清液中 HA 特异性抗体分泌情况 2 6 HA 腹水单抗制备 纯化与鉴定将 HA 阳性杂交瘤细胞用 PBS 重悬, 按每只 个细胞的量经腹腔接种预先注射过降植烷的 BALB/c 小鼠,7~10d 后小鼠腹部明显膨胀, 用注射器采集腹水, 间接 ELISA 法测定腹水 HA 特异性抗体效价 ; 采用辛酸 硫酸铵沉淀法纯化腹水单抗, 非还原性 SDS PAGE 分析纯化效果,BCA 法测定其蛋白质浓度 2 7 HA 单克隆抗体生物学特性的考察利用小鼠单克隆抗体独特型试剂盒 ISO2 鉴定 HA 单抗的独特型, 采用间接竞争 ELISA 法测定其亲和常数, 并考察 HA 单抗与蔗糖 右旋糖酐 可溶性淀粉 肝素及硫酸软骨素 (CS) 等的交叉反应率 2 8 HA 间接竞争 ELISA 法的建立通过优化 HA 包被浓度, 选择封闭液, 确定 HA 特异性单抗工作浓度, 以羊抗小鼠 IgG HRP 为检

3 72 学 报 J Ch Ph m U 5 6 6 7 7 2 测抗体 建立 HA定量免疫分析法 间接竞 争 SA法 按照间接竞争 SA的操作程序 制作 HA间接竞争 S A标准曲线 # 结 果 3 完全抗原 BSA HA的制备与鉴定 第 6卷 3 2 HA特异性抗体效价的测定 BALB 小鼠经 BS A HA加强免疫后 诱导产 生 HA特异性抗体 琼脂糖凝胶双向免疫扩散结 果 图 3 显示 免疫小鼠血清中 HA特异性抗体效 价达 32 表明 BSA HA免疫原性较强 免疫效果 较好 HA与 BS A按物质的量比 2投料 制备完全 抗原 BS A HA 偶联反应液用截留相对分子质量为 3 k D的透析袋对 PBS透析 以除去反应液中的小 分子及游离 BS A 透析后的偶联物经 2 m 波长扫描 结果 图 显示 偶联物紫外光谱明显不 同于 HA 与 HA2 7 m处吸收峰相比 其2 5 m处 8 m处出现蛋白特征 特征吸峰发生明显红移 且2 吸收峰 提示 BS A成功偶联到 HA上 F g 3 Ag b mm m g HA Th w 2 μl mg mlha A m w 2 2 8 3 6 3 2 5 6 6 28 7 25 6 8 2 μl w 3 3 杂交瘤细胞筛选与单克隆抗体的制备 细胞融合后经 HAT选择性培养 间接 SA 筛选和亚克隆 获得一株稳定分泌 HA特异性抗 体的杂交瘤细胞 命名为 8B6 其腹水单抗的间接 SA效价达 256以上 8B6腹水单抗经 F g U p BSA HA HA BS A PBS HA H BSA B m b m 偶联物经 SDS PAGE 凝胶用阿利新蓝 8GX染 色和考马斯亮蓝 R2 5 复染 结果 图 2 显示 偶联 物电泳条带呈多糖特异性染色和蛋白质双重染色 辛酸 硫酸铵沉淀法纯化 SDS PAGE结果 图 显示 纯化抗体于 5kD附近呈单一条带 表明 辛酸 硫酸铵沉淀法纯化腹水型单抗的效果较好 纯化抗体经 BCA法测定 其抗体质量浓度为 5 9 mg ml 提示 BSA与 HA呈共价偶联 同时偶联物没有出 A特征染色条带 表明大孔径透析袋去除未 现 BS 偶联的 BS A效果好 分别采用硫酸咔唑法和 BCA 法测定偶联物中糖和蛋白质的含量 得到 HA的 BS A取代度 mbsa mha S D 约为 9 F g S DS PAGE HAMAb8B6b L L 2 p 3 单克隆抗体的生物学特性 经鉴定 单 抗 8B6独 特 型 为 I g G 间 接 竞 争 F g 2 S DS PAGE HA L BSA L 2 BSA HA L 3 Th g w w h b 8GX A w h m b R2 5 B SA 测 得 单 抗 8B6亲 和 常 数 为 6 7 9 m 属于高亲和力抗体 间接竞争 SA结果显 示 单抗 8B6对 HA的 I C5为 63μg ml 对肝素

4 第 46 卷第 6 期 罗凯明等 : 透明质酸单克隆抗体的制备及免疫分析方法的建立 743 硫酸软骨素 (CS) 蔗糖 右旋糖酐及可溶性淀粉的 IC 50 均大于 200μg/mL, 交叉反应率均小于 0 3%, 说明单抗 8B6 跟 HA 结合反应特异性强 Table1 Concentrationsofinhibitorsneededtoobtain50% inhibition ofbindingofthemonoclonalantibody8b6toha(100 0ng/mL)as thecoatingantigen Inhibitors IC 50 /(μg/ml) Crosreactivity/% Heparin >200 <0 3 CS >200 <0 3 Sucrose >200 <0 3 Dextran >200 <0 3 Amidulin >200 <0 3 HA CS:Chondroitinsulfate 3 5 间接竞争 ELISA 方法的建立通过优化间接竞争 ELISA 实验条件, 确定以 10 0ng/mLHA 包被酶标板, 每孔 100μL,37 孵育 2h; 以 1 0% BSA 作为封闭液, 每孔 150μL, 37 封闭 1h; 工作浓度为 的单抗 8B6 50μL, 与 50μL 梯度稀释的竞争性抗原 HA 混合于酶标板孔中,37 孵育 2h; 加工作浓度的羊抗小鼠酶标抗体 IgG HRP, 每孔 100μL,37 孵育 1h; 加底物 OPD 溶液, 每孔 100μL,37 显色 20min; 加 2mol/LH 2 SO 4, 每孔 50μL, 终止反应, 以 630nm 作为参比波长, 测定 A 492 以竞争抗原 HA 质量浓度 (ng/ml) 的对数值对 A 492 进行线性回归, 得到 HA 间接竞争 ELISA 检测标准曲线 ( 图 6), 结果显示 HA 质量浓度介于 0 01~10 0μg/mL, 其浓度的对数值与相应的 A 492 呈良好的线性关系 和力抗体 [19] HA 作为大分子多糖, 其本身免疫原性弱, 需要通过化学方法将其与大分子蛋白质载体进行共价偶联, 以增强其免疫原性 最常用的多糖活化剂是 CNBr, 但其本身具有毒性, 且活化反应需要在较高的 ph 下进行, 易导致多糖水解, 限制了其在多糖活化方面的应用 [20] CDAP 是一种新型羟基活化剂, 可在碱性条件 (ph9~10) 下迅速 高效地将多糖的羟基活化形成氰酯键, 并在弱碱性条件 (ph7~9) 下直接与蛋白质上游离氨基形成共价偶联 [21] 本试验中 HA 经 CDAP 活化后与载体蛋白 BSA 偶联, 其偶联物 BSA HA 免疫 BALB/c 小鼠, 诱导产生高效价 HA 特异性抗体 ; 通过杂交瘤技术筛选获得一株分泌 HA 特异性抗体的杂交瘤细胞株 8B6, 其免疫球蛋白独特型为 IgG1, 亲和常数为 mol -1, 考虑到 HA 的弱抗原性, 亲和力十分理想 在优化 HA 菌株发酵条件以及后期 HA 提取纯化过程中, 始终需要对 HA 进行特异 灵敏 快速地定量测定 Biter Muir 法是目前发酵液中 HA 含量检测最常用的方法, 该法对已纯化制备的 HA 含量测定具有较高的准确度和精确度 但研究显示发酵液中多种成分, 特别是葡萄糖和酵母膏即使是在浓度极低的情况下也能严重干扰 Biter Muir 法对 HA 测定结果, 所以 Biter Muir 法测定 HA 时发酵液须经复杂的前处理, 致使检测步骤繁琐耗时, 难以满足生产实践的需要 [15] 与上述方法相比, 免疫分析法具有特异性强 灵敏度高的特点, 且对样品前处理要求低, 特别适用于复杂样品中特定组分的精确分析 本实验所建立的 HA 间接竞争 ELISA 法具有特异性强 灵敏度高 线性范围宽等特点, 为优化 HA 生产菌株的发酵条件 生产过程及其质量控制提供了简便 快速 微量定量分析手段 参考文献 [1] LapcíkLJr,LapcíkL,DeSmedtS,etal.Hyaluronan:prepara Figure5 StandardcurveforHAinPBSwasdeterminedbytheindi rectcompetitiveelisa 讨论 多糖属于 T 细胞非依赖性抗原, 无免疫记忆效应, 直接免疫机体无法产生高效价特异性和高亲 tion,structure,properties,andapplications[j].chemrev,1998, 98(8): [2] ChoiKY,ChungH,MinKH,etal.Self asembledhyaluronic acidnanoparticlesforactivetumortargeting[j].biomaterials, 2010,31(1): [3] MironovV,KasyanovV,ShuXZ,etal.Fabricationoftubulartis sueconstructsbycentrifugalcastingofcelssuspendedinanin

5 744 学报 JournalofChinaPharmaceuticalUniversity2015,46(6): 第 46 卷 situcroslinkablehyaluronan gelatinhydrogel[j].biomaterials, 2005,26(36): [4] LeeH,LeeK,ParkTG.Hyaluronic acid paclitaxelconjugate miceles:synthesis,characterization,andantitumoractivity[j]. BioconjugChem,2008,19(6): [5] PengC,GeH,HeS,etal.Molecularcloningexpresionand identificationofrecombinanthyaluronansynthasefrompasteurela multocida[j].jchinapharm Univ( 中国药科大学学报 ), 2009,40(6): [6] VasiAM,PopaMI,ButnaruM,etal.Chemicalfunctionalization ofhyaluronicacidfordrugdeliveryapplications[j].matersci EngCMaterBiolAppl,2014,38: [7] KamatM,El BoubbouK,ZhuDC,etal.Hyaluronicacidimmobi lizedmagneticnanoparticlesforactivetargetingandimagingof macrophages[j].bioconjugchem,2010,21(11): [8] WidnerB,BehrR,VonDolenS,etal.Hyaluronicacidproduc tioninbacilussubtilis[j].applenvironmicrobiol,2005,71 (7): [9] ChienLJ,LeeCK.EnhancedhyaluronicacidproductioninBacil lussubtilisbycoexpresingbacterialhemoglobin[j].biotechnol Prog,2007,23(5): [10] JiaY,ZhuJ,ChenX,etal.MetabolicengineeringofBacilussub tilisfortheeficientbiosynthesisofuniformhyaluronicacidwith controledmolecularweights[j].bioresourtechnol,2013,132: [11] YuH,StephanopoulosG.MetabolicengineeringofEscherichiacoli forbiosynthesisofhyaluronicacid[j].metabeng,2008,10(1): [12] MaoZ,ShinHD,ChenR.ArecombinantE.colibioprocesfor hyaluronansynthesis[j].applmicrobiolbiotechnol,2009,84 (1):63-69 [13] PrasadSB,JayaramanG,RamachandranKB.Hyaluronicacid productionisenhancedbytheadditionalco expresionofudp glucosepyrophosphorylaseinlactococuslactis[j].applmicrobiol Biotechnol,2010,86(1): [14] PrasadSB,RamachandranKB,JayaramanG.Transcriptionanalysis ofhyaluronanbiosynthesisgenesinstreptococuszooepidemicus andmetabolicalyengineeredlactococuslactis[j].applmicrobiol Biotechnol,2012,94(6): [15] OueslatiN,LeblancP,Harscoat SchiavoC,etal.CTABturbidi metricmethodforasayinghyaluronicacidincomplexenviron mentsandundercros linkedform[j].carbohydrpolym,2014, 112(21): [16]JeongE,ShimWY,KimJH.MetabolicengineeringofPichiapas torisforproductionofhyaluronicacidwithhighmolecularweight [J].JBiotechnol,2014,185:28-36 [17] LuoHQ,LiNB,LiuSP.ResonanceRayleighscateringstudyof interactionofhyaluronicacidwithethylvioletdyeanditsanalyti calapplication[j].biosensbioelectron,2006,21(7): [18] LeiX,ZhaoJ,WangX,etal.Developmentofahybridomacel linesecretingmonoclonalantibodyagainstsproteinofachinese variantofpedv[j].monoclonantibimmunodiagnimmunother, 2015,34(1):12-16 [19] NamkoongH,FunatsuY,OishiK,etal.Comparisonoftheimmu nogenicityandsafetyofpolysaccharideandprotein conjugated pneumococcalvaccinesamongtheelderlyaged80yearsorolder injapan:anopen labeledrandomizedstudy[j].vacine,2015, 33(2): [20] ChuC,SchneersonR,RobbinsJB,etal.Furtherstudiesonthe immunogenicityofhaemophilusinfluenzaetypebandpneumo coccaltype6a polysaccharide protein conjugates[j].infect Immun,1983,40(1): [21] LeesA,NelsonBL,Mond J.Activationofsolublepolysaccha rideswith1 cyano 4 dimethylaminopyridinium tetrafluoroborate foruseinprotein polysaccharideconjugatevaccinesandimmuno logicalreagents[j].vacine,1996,14(3):

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