抗金玉蘭酶制劑(β-內酰胺酶)單克隆抗體的研制與特性分析

張小兵,吳 萌,邸祿芹,李君華,齊穎穎,閆靜輝

(1.河北省科學院生物研究所,河北 石家莊 050081;2.河北醫科大學第三醫院,河北 石家莊 050051)

目前,青霉素作為β-內酰胺類藥物是治療牛乳腺炎的首選藥物,是牛奶中最常見的殘留抗生素。由于乳品企業對抗生素殘留超標的牛乳拒收,于是,一些不法奶站為了謀求自己的經濟利益,便使用一些生物制劑去降解牛乳中殘留的抗生素,生產所謂“無抗奶”。2009年2月,衛生部公布的《食品中可能違法添加的非食用物質名單(第二批)》中指出金玉蘭酶制劑(β-內酰胺酶)為掩蔽乳及乳制品中抗生素的非法添加物。β-內酰胺酶能夠使青霉素內酰胺結構破壞而失去活性,導致細菌對青霉素、頭孢菌素等抗生素類藥物的耐藥性增高。

為了準確、特異和快速地檢測這種添加物,我們以金玉蘭酶制劑為抗原,制備了相應的單克隆抗體,為利用免疫學方法檢查牛奶中的金玉蘭酶制劑奠定了基礎。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及主要試劑和儀器 BALB/c小鼠(河北實驗動物中心),β-內酰胺酶(金玉蘭酶制劑),HAT、H T、PEG、福氏完全佐劑和福氏不完全佐劑(Sigma公司),小鼠Sp2/0骨髓瘤細胞(本研究室保存),DMEM培養基、細胞培養板(GIBCO),辣根過氧化物酶標記羊抗小鼠IgG(北京中杉金橋生物技術有限公司),小鼠單克隆抗體亞型試劑盒(Sigma公司),辣根過氧化物酶(HRP,北京華美生科生物技術有限公司)。兔抗金玉蘭酶制劑多抗(自制)。其他試劑均為分析純。

96孔聚苯乙烯酶標板(廈門市云鵬科技發展有限公司)、酶聯免疫檢測儀(Tecan公司)、凝膠成像儀(UVP)。

1.2 雜交瘤細胞株的建立[1]用6只7～8周齡BALB/c小鼠,基礎免疫用福氏完全佐劑與等體積β-內酰胺酶溶液(β-內酰胺酶100 μg/只小鼠)混合乳化后頸背部多點注射。兩周后第2次免疫,用福氏不完全佐劑與首次相同劑量抗原乳化后頸背部多點注射。再兩周后,測小鼠血清抗體效價。選取最佳免疫小鼠于融合前3 d腹腔注射抗原液100μg,作加強免疫。

取對數生長期的小鼠Sp2/0骨髓瘤細胞與免疫脾細胞,按常規方法進行融合。檢測培養上清抗體效價,選擇強陽性克隆,用有限稀釋法連續亞克隆,直至100%陽性。將建立的穩定分泌高特異、高效價抗體的雜交瘤細胞株,置液氮中保存。

1.3 單克隆抗體的制備及特性分析 將各細胞株分別接種于預先致敏的成年BALB/c小鼠腹腔內,7～10 d后收集腹水。以間接 EL1SA法測定抗體效價。

單抗靈敏度測定也采用間接ELISA法;β-內酰胺酶起始濃度為5μg/mL,倍比稀釋后包被酶標板;腹水抗體的工作濃度為1∶5 000～1∶10 000。以β-內酰胺酶陰性鮮牛奶包被酶標板,測定各抗體特異性。采用Sigma公司抗體亞型檢測試劑盒檢測抗體類型及亞類。用蛋白A純化小鼠腹水[2-3],SDS-PAGE法檢測抗體純度[4],并用凝膠成像系統進行分析。采用紫外吸收法[5]對抗體濃度進行測定。單抗的親和力常數用非競爭酶免疫法[6]測定。抗體標酶采用高碘酸鈉法[7]。

ELISA相加試驗[8]測定單克隆抗體抗原表位。以β-內酰胺酶包被酶標板,分別在不同的孔中加入McAb(1和2)和同時加入兩株McAbs(1+2),然后加入酶標記的羊抗鼠Ig,以四甲基聯苯胺為底物,終止反應后測得OD值A 1、A 2和A 1+2。

McAbs最佳配對的選擇,按方陣交叉匹配法[9]進行。分別以各種McAbs包被酶標板,以β-內酰胺酶為中心抗原,和每種HRP標記的McAb逐一進行交叉匹配試驗。

2 結果與討論

2.1 鼠抗β-內酰胺酶雜交瘤細胞株的建立 共進行了兩次細胞融合,每次用6塊96孔板,平均每孔有1～2株融合細胞生長,融合率為100%。經過對陽性孔多次亞克隆,共獲得16株穩定分泌抗β-內酰胺酶的雜交瘤細胞株。分別命名為：1B3、1B10、1C2、1H 3、2H5、3B6、3H8、3H 6、3G4、4H2、4H 8、4G11、4F11、4D11、5C10、5C8 。

2.2 抗體的制備及純化 16株雜交瘤細胞株分別注射到成年BALB/c小鼠腹腔內誘發腹水,每只獲取3～9 mL腹水。腹水效價為1∶10萬～1∶1 310萬。靈敏度測定結果表明,大多數抗體可檢測β-內酰胺酶的最低濃度在39 ng/mL～150 ng/mL之間,而單抗4F11的最低檢測濃度是19 ng/mL。分別取2～3 mL進行純化,純化后蛋白含量15.6 mg/mL～33.3 mg/mL,凝膠成像分析純度達 87%～93%。

林業生態保護與天然林保護不僅會影響社會經濟的發展，也會給人類的生活帶來影響。所以，我們應該加強保護工作，使林業能夠可持續發展。我國的經濟建設也離不開林業的支持，只有不斷提高森林覆蓋率，才能有效推動我國經濟發展。

2.3 抗體特性鑒定

2.3.1 抗體的特異性和亞型鑒定 在用陰性鮮牛奶包被酶標板的間接ELISA試驗中,各單克隆抗體與之皆無交叉反應;用Sigma公司的抗體亞型試劑盒鑒定,結果 3H 6為 IgG2a,3G4和 4G11為IgG2b,其余皆為IgG1(見中插彩版圖1)。

2.3.2 單克隆抗體識別抗原表位特性分析 為了測定單抗識別抗原表位的特性,先以棋盤法測定酶標記羊抗鼠Ig的飽和度,并測定抗原與McAbs的飽和濃度。在本試驗系統中,酶標記羊抗鼠Ig為1∶3 000倍稀釋,各株單抗腹水根據所測飽和濃度分別作1∶400～1∶1 000倍稀釋。

所測OD.值利用如下公式計算相加指數(addictivity index,AI),結果以AI值的大小判定。公式：

若兩株McAbs識別抗原的同一表位,A 1+2應等于A1和 A2的均值,AI應為零;若兩株McAb識別不同的表位,A 1+2應等于A 1和A 2的總和,AI則等于100%。實際測定中,一般以AI值小于50%判定為識別相同的表位,以AI值大于50%判定為識別不同的表位。

結果表明,只有單克隆抗體5C10與3B6互交相加后,計算得出的 AI值大于 50%(AI值為76.1%),具有相加性,它們識別抗原上不同的表位且表位的距離較遠;其余各單抗間,AI值均小于50%,則這些單抗所結合的表位是相同或距離較近,彼此間有空間位阻,沒有互補或相加的特性。

2.3.3 最佳配對的選擇 所獲得單抗中有三株的效價達1∶1 310多萬,它們是1B10、2H5和4F11。據相加試驗的結果,初步判定這3株抗體結合的表位是相同或相似的。于是,先對4F11進行標酶。標酶后 ,用β-內酰胺酶、β-內酰胺酶陰性牛奶、小牛血清和單克隆抗體4F11分別包被酶標板,選擇標酶后4F11(4F11-HRP)的初始濃度為2.5μg/mL,按2n(n=0,1,2…)倍比稀釋,進行4F11-HRP的特異性測定(見中插彩版圖2)。

進行單抗最佳配對選擇試驗時,用4F11和兔抗β-內酰胺酶多抗分別包被酶標板,并用與β-內酰胺酶反應陰性的血清包被酶標板做陰性對照,選擇β-內酰胺酶的初始酶活為 1 500酶活單位/μL,按2n(n=0,1,2…)倍比稀釋。發現4F11-HRP可分別與單抗4F11和兔多抗配對檢測到β-內酰胺酶,結果見中插彩版圖3。

抗原分子上的表位,是有線性的氨基酸殘基或者非連續序列折疊形成的緊密的三維結構,它們在抗原的表面,是局部表面結構[10]。4F11-HRP能與4F11配對檢測到β-內酰胺酶,表明該抗原分子表面有兩個或兩個以上相同或相似的表位;且其中,至少有2個這樣的表位之間的距離較遠,能同時結合2個4F11分子。于是,利用一支單抗就可以采用雙抗夾心ELISA法完成對β-內酰胺酶的檢測。這樣就可以極大的縮短單抗的制備周期,降低成本,加快金玉蘭酶制劑免疫學檢測方法的建立。另外,由圖3中還可以看出,4F11結合β-內酰胺酶的能力要遠遠強于兔多克隆抗體,即β-內酰胺酶濃度較高時,所測得OD值表現出明顯差異。這是因為單抗是由單個雜交瘤克隆分泌的抗體組成,具有均質性,各抗體分子的親和力完全一致;在抗原檢測上具有高度一致的特性。多抗則不同,是含有不同親和力抗體的復雜混合物。

試驗結果表明,1B10、2H5和4F11均可實現單株抗體對β-內酰胺酶的檢查;并各株單抗之間均能配對檢測β-內酰胺酶。因此,可初步推斷這3株單抗是抗同一表位的抗體。

2.3.4 親和力測定 僅對以上3種效價最高的單抗進行了親和力測定。結果顯示,3株抗體的親和力為1×107L/mol～1×1010L/mol,其中,4F11的親和力是1×1010L/mol(見中插彩版圖4)。

3 小結

本試驗制備和選定的4F11、2H 5和1B10等幾株單克隆抗體,效價高,抗β-內酰胺酶特異性好;并且利用一支單克隆抗體,通過雙抗夾心ELISA法就可以實現對β-內酰胺酶的免疫學檢測。這些抗體很適合用于研制有關檢測牛奶中添加的β-內酰胺酶的試劑盒。

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