非洲豬瘟病毒DP96R蛋白的表達與單克隆抗體的制備

趙少若，王孟月,白晶晶,郝麗影, 梁嚴予, 關洋, 鄧均華*, 田克恭,*

(1. 洛陽普泰生物技術有限公司，河南 洛陽 471000；2. 國家獸用藥品工程技術研究中心，河南 洛陽 471000)

非洲豬瘟(ASF)是由非洲豬瘟病毒(ASFV)引起的家豬、野豬的一種急性、烈性、高度接觸性動物傳染病，所有品種和年齡的豬均可感染，發(fā)病率和死亡率最高可達100%[1-2]。ASF于20世紀20年代在非洲地區(qū)首次被發(fā)現(xiàn)，具有很強的傳染性，對全球家豬生產造成巨大影響。2018年我國沈陽市發(fā)生首例非洲豬瘟感染病例，并隨后在全國各地陸續(xù)發(fā)生，對我國養(yǎng)豬業(yè)構成巨大的威脅[3-4]。

ASFV是非洲豬瘟病毒科、非洲豬瘟病毒屬的唯一成員，直徑175～215 nm，為二十面體帶囊膜的雙鏈DNA病毒，也是唯一已知的蟲媒DNA病毒。該病毒基因大小介于170～190 kb之間，包含151個開放閱讀框，基因組編碼150～200個蛋白[5-7]。DP96R基因在不同病毒毒株基因組中序列高度保守，屬于病毒毒力基因，是導致家豬發(fā)病的重要因素之一。有研究表明DP96R蛋白屬于非洲豬瘟病毒感染早期蛋白，在病毒感染巨噬細胞后2 h即可以檢測到其表達，該基因缺失后，雖不影響病毒在體外巨噬細胞內的增殖，但其對家豬的致病力明顯減弱[8]。本研究通過構建重組原核質粒pET28a-SUMO-DP96R并進行原核表達，對重組蛋白SUMO-DP96R進行純化，并制備了針對DP96R蛋白的單克隆抗體，為DP96R蛋白生物學功能及ASFV基因缺失疫苗的研究提供了重要的生物材料。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

SPF級雌性BALB/c小鼠，購自北京維通利華實驗動物技術有限公司。

1.2 主要試劑

pET28a-SUMO質粒由國家獸用藥品工程技術研究中心構建并保存；大腸桿菌DH5α和BL21(DE3)感受態(tài)細胞和質粒提取試劑盒，購自天根生化科技(北京)有限公司；限制性內切酶和T4DNA連接酶，購自Thermo Fisher Scientific；液體石蠟，購自北京陸橋技術股份有限公司；弗氏完全佐劑、弗氏不完全佐劑、HRP標記的羊抗鼠IgG、HRP標記的羊抗豬IgG，購自Sigma公司；BCA蛋白濃度測定試劑盒，購自碧云天生物技術有限公司；小鼠單抗Ig類/亞類/亞型鑒定用ELISA試劑盒，購自洛陽佰奧通實驗材料中心；ASFV陽性血清、ASFV抗原，購自歐盟參考實驗室(EU Reference Laboratory for ASF, INIA-CISA)。

1.3 表達菌株的構建

根據(jù)大腸桿菌密碼子優(yōu)化后的DP96R序列設計引物，并引入酶切位點BamHⅠ和XhoⅠ(下劃線處)，上游引物為DP96R-BamHⅠ-F：5′-CGCGGATCCATGTCTACCCACGACTGCTC -3′，下游引物為DP96R-XhoⅠ-R：5′-CCGCTCGAGTTAGTTGTTTTT-CTGGATAG -3′。引物和優(yōu)化后的DP96R基因由蘇州金唯智生物科技有限公司合成。以合成的pUC57-ASFV DP96R為模板，用引物DP96R-BamHⅠ-F和DP96R-XhoⅠ-R進行DP96R基因的PCR擴增。PCR反應體系如下(50 μL)：ddH2O 22 μL，2×TransStart FastPfu PCR SuperMix 25 μL，DP96R-BamHⅠ-F(10 μmol/L)1 μL，DP96R-XhoⅠ-R(10 μmol/L)1 μL，模板1 μL。反應條件為：95 ℃ 2 min；95 ℃ 20 s，55 ℃ 20 s，72 ℃ 15 s，共30個循環(huán)；最后72 ℃延伸5 min。將擴增的目的條帶電泳后回收，經BamHⅠ和XhoⅠ酶切消化，并與同樣酶切后的pET28a-SUMO載體連接，將連接好的質粒轉化感受態(tài)大腸桿菌DH5α，涂布于含卡那霉素的LB平板，37 ℃靜置培養(yǎng)10～12 h至單菌落清晰可辨，挑取單菌落提取質粒進行雙酶切鑒定和測序驗證。將鑒定正確的質粒轉化感受態(tài)大腸桿菌BL21(DE3)，即為能表達ASFV SUMO-DP96R蛋白的工程菌大腸桿菌BL21(ED3)/pET28a-SUMO-DP96R菌株。

1.4 重組蛋白SUMO-DP96R的表達與純化

將大腸桿菌BL21/pET28a-SUMO-DP96R菌種2 mL，接種至200 mL含卡那霉素的普通肉湯培養(yǎng)基(LB液體培養(yǎng)基)內，37 ℃振蕩培養(yǎng)至OD600 nm值為0.8～1時，加入終濃度為0.5 mmol/L的IPTG溶液，28 ℃誘導培養(yǎng)12 h。收集菌體用高壓勻質機破碎菌體，離心后收集上清和沉淀，檢測蛋白表達情況。上清液中加入0.01 mol/L咪唑，經0.45 μm濾器過濾后采用鎳柱親和層析法進行蛋白純化。純化蛋白用SDS-PAGE檢測，并經光譜掃描法確定其純度。

1.5 重組蛋白SUMO-DP96R的Western blot鑒定

將純化的重組蛋白DP96R進行SDS-PAGE檢測，電泳后的凝膠用半干式轉膜法電轉至NC膜。轉印的硝酸纖維素膜(NC膜)用5%脫脂奶粉封閉，4 ℃封閉過夜，ASFV陽性血清作為一抗，HRP標記的羊抗豬IgG為二抗，加入DAB顯色液進行顯色。

1.6 單克隆抗體的制備

1.6.1 動物免疫及間接ELISA篩選方法的建立

將純化后的重組蛋白SUMO-DP96R與弗氏完全佐劑等體積混合，充分乳化后，按100 μg/只的劑量背部皮下多點免疫4～6周齡雌性BALB/c小鼠。分別間隔2周，用與弗氏不完全佐劑充分乳化的重組蛋白SUMO-DP96R按相同劑量對小鼠進行二免及三免。三免后7 d采血，用間接ELISA法檢測血清抗體效價。將純化后的重組蛋白SUMO-DP96R稀釋至0.1 μg/mL，按100 μL/孔包被于酶標板，取稀釋后的待檢血清作為一抗，同時設置陰性對照，HRP標記的羊抗鼠IgG作為二抗。當陰性對照OD450 nm<0.2時試驗成立，S/N(待檢樣品OD450 nm/陰性樣品OD450 nm)≥2.1判為陽性，S/N<2.1判為陰性，以陽性孔對應的最高稀釋度作為待檢血清的抗體效價。選擇抗體效價最高的小鼠進行融合。細胞融合前3 d，將純化的重組蛋白SUMO-DP96R以100 μg/只的劑量注射小鼠腹腔，進行沖擊免疫。

跨境專線物流是指通過航空包艙方式將商品運輸?shù)絿猓偻ㄟ^合作公司進行目的國的派送。專線物流的優(yōu)勢在于其能夠實現(xiàn)集約化運輸，將大批量商品運輸?shù)侥骋惶囟▏一虻貐^(qū)，從而實現(xiàn)規(guī)模效應降低成本。因此，其價格比商業(yè)快遞低。時效上稍慢于商業(yè)快遞，但比郵政包裹快很多。

1.6.2 細胞融合及陽性克隆篩選

將SP2/0與離心后的免疫脾細胞以1∶10的比例混合后，用聚乙二醇(PEG)1 500作為融合劑進行細胞融合。將融合細胞滴加于鋪有飼養(yǎng)細胞的96孔細胞板，置于37 ℃，5% CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。10 d后取細胞上清，用1.6.1建立的間接ELISA方法篩選陽性雜交瘤細胞，同時以大腸桿菌BL21/pET28a-SUMO蛋白包被板作對照，包被濃度為0.1 μg/mL。以SUMO-DP96R蛋白檢測孔的OD值與對照孔的差值，作為該孔的OD值，選擇OD值高的孔進行3～5次亞克隆，直至雜交瘤細胞上清陽性率為100%，對篩選后陽性雜交瘤細胞進行擴大培養(yǎng)，并將細胞凍存。

1.6.3 腹水的制備

選擇生長狀態(tài)良好的8～10周齡BALB/c小鼠，按0.5 mL/只的劑量腹腔注射無菌液體石蠟致敏。7 d后對小鼠腹腔注射0.5 mL細胞密度為300 000/mL的雜交瘤細胞。待小鼠腹部明顯膨大時收集腹水，以12 000 r/min離心10 min，上清即為單克隆抗體。

1.7 單克隆抗體的鑒定

1.7.1 單克隆抗體效價的測定

采用1.6.1建立的間接ELISA法測定單克隆抗體效價，同時用大腸桿菌BL21/pET28a-SUMO蛋白包被板進行間接ELISA作為對照試驗，棄掉對照值高的單克隆抗體。

按照亞類鑒定試劑盒說明書進行單克隆抗體亞類鑒定。

1.7.3 單克隆抗體特異性鑒定

將純化的重組蛋白SUMO-DP96R與對照蛋白大腸桿菌 BL21/pET28a-SUMO進行SDS-PAGE分析，電泳后的凝膠進行Western blot鑒定，以單克隆抗體為一抗，HRP標記的羊抗鼠IgG為二抗，加入DAB顯色液進行顯色。

1.8 單克隆抗體與ASFV抗原的反應性鑒定

取商品化的ASFV抗原，按照使用說明1∶1 600稀釋后包被酶標板，100 μL/孔，4 ℃孵育過夜，洗板后加入封閉液，150 μL/孔，4 ℃封閉過夜。洗板后加入1∶100稀釋的單克隆抗體，同時設置陰性對照，37 ℃孵育1 h。洗板后加入1∶10 000稀釋的HRP標記的羊抗鼠IgG，37 ℃孵育30 min。洗板后分別加入顯色液A、B液，37 ℃顯色15 min，然后用2 mol/L的H2SO4終止反應，50 μL/孔，在酶標儀450 nm波長處測定吸光值。

2 結果與分析

2.1 重組質粒的構建與鑒定

DP96R基因擴增后的大小與預期大小一致，為309 bp(圖1)。將構建好的重組質粒pET-SUMO-DP96R進行雙酶切鑒定，核酸電泳圖片可觀察到載體條帶和目的條帶(圖2)，表明重組質粒構建成功。同時對陽性質粒進行測序，測序結果與DP96R目的基因堿基序列一致，表明重組質粒構建成功。

M. DNA Marker; 1. DP96R基因

M. DNA Marker; 1. pET-SUMO-DP96R雙酶切

2.2 重組蛋白的表達、純化與鑒定

將大腸桿菌 BL21/pET28a-SUMO-DP96R菌液經IPTG誘導， SDS-PAGE檢測，結果見圖3，誘導后的菌體破碎液上清與誘導前相比，出現(xiàn)明顯的目的蛋白。誘導表達的重組蛋白SUMO-DP96R分子量約在28 kDa，且為可溶性表達。采用鎳柱親和層析法純化上清中的可溶蛋白，純化后蛋白純度約90%，見圖4A。經Western blot方法鑒定，表達的重組蛋白SUMO-DP96R能夠與ASFV陽性血清反應，呈現(xiàn)特異性的條帶，見圖4B，結果表明重組蛋白SUMO-DP96R具有良好的反應原性。

M. 蛋白Marker; 1. 未誘導的大腸桿菌BL21/pET28-SUMO-DP96R菌體破碎液上清; 2. 誘導后的大腸桿菌BL21/pET28-SUMO-DP96R菌體破碎液上清

M. 蛋白分子量Marker; 1. 純化的重組蛋白SUMO-DP96R

2.3 單克隆抗體制備及效價檢測

通過間接ELISA方法檢測免疫后小鼠血清的效價，小鼠血清效價最高為1∶2 048 000萬。選擇效價最高的小鼠進行細胞融合，最終篩選得到14株能穩(wěn)定性分泌抗DP96R蛋白單克隆抗體的雜交瘤細胞，分別命名為3H11、3C6、2H7、3H7、5C6、1G7、2D6、5G12、1G2、2E4、3H2、2E8、5C4及5G7，對這14株雜交瘤細胞制備的單克隆抗體進行ELISA效價檢測，結果表明，制備的單克隆抗體ELISA效價不低于1∶2 560 000萬，檢測結果見表1。

2.4 單克隆抗體亞類鑒定

對制備的單克隆抗體進行亞類鑒定，單克隆抗體3H11、3C6、2H7、1G7、5G12、1G2及3H2重鏈亞類均為IgG1，單克隆抗體3H7、2E4、2D6、2E8、5C4、5C6及5G7的重鏈亞類均為IgG2a，輕鏈亞類均為κ。

2.5 單克隆抗體特異性鑒定

采用Western blot法對14株單克隆抗體進行鑒定，結果重組蛋白SUMO-DP96R出現(xiàn)特異性條帶，對照蛋白大腸桿菌BL21/pET28a-SUMO無條帶，表明制備的14株單克隆抗體具有良好的特異性，鑒定結果以2D6(圖5A)和2H7(圖5B)為示例。

表1 單克隆抗體ELISA效價檢測結果

M. 蛋白分子量Marker;1. 純化的重組蛋白SUMO-DP96R;2. 對照蛋白大腸桿菌BL21/pET28a-SUMO

2.6 單克隆抗體與ASFV抗原的反應性鑒定

用商品化ASFV抗原包被的酶標板，通過間接ELISA方法對制備的14株單克隆抗體進行檢測，結果顯示：單克隆抗體100倍稀釋后，5株的OD值在0.201～0.435之間，9株的OD值在0.104～0.168之間，陰性對照值為0.012。表明制備的抗非洲豬瘟病毒DP96R蛋白單克隆抗體與病毒具有一定的反應性。

3 討論

非洲豬瘟是一種傳染性很強的高致病性疫病，患病豬出現(xiàn)高熱、食欲廢絕、皮膚發(fā)紺、內臟器官嚴重出血等臨床癥狀，具有發(fā)病病程短、病死率高等特征。鑒于該病的嚴重危害性，OIE將其列為法定報告的烈性傳染病之一，我國將其列為一類動物疫病。非洲豬瘟目前尚無有效的治療藥物和商品化疫苗，一旦發(fā)病，需立即進行診斷，及時撲殺感染豬群并采取衛(wèi)生防疫措施[9-11]。

現(xiàn)有研究表明，研制基因缺失弱毒活疫苗是ASFV疫苗研發(fā)的首選策略。ASFV病毒復制是調控病毒基因轉錄的開關，極早期和早期基因在病毒復制前進行轉錄表達，而中期和晚期基因在病毒復制開始后進行轉錄表達[12]。DP96R是早期基因，在不同病毒毒株基因組中序列高度保守，是ASFV在體外巨噬細胞內的增殖非必需基因，但卻是ASFV毒力基因之一，其作用機制仍然未知。DP96R蛋白能夠抑制cGAS-STING信號通路，抑制抗病毒反應，是病毒免疫逃避機制及疫苗研究的重要靶標。ASFV E70缺失DP96R基因以及ASFV Georgia 2007毒株同時缺失9GL和DP96R基因后病毒毒力均明顯下降，可以針對親本強毒株攻毒提供一定的保護力[13-16]。

本研究根據(jù)GenBank公布的中國分離的ASFV DP96R基因序列(GenBank: MH766894.1)進行大腸桿菌密碼子優(yōu)化，并將優(yōu)化后的基因進行全序列合成，以原核表達技術成功表達了可溶性的重組蛋白SUMO-DP96R。通過Western blot方法檢測，DP96R蛋白與ASFV陽性血清具有反應性，說明表達的DP96R蛋白具有良好的反應原性。本研究利用重組蛋白SUMO-DP96R免疫小鼠共制備了14株針對DP96R蛋白的單克隆抗體，以DP96R蛋白為抗原的間接ELISA方法檢測，效價均不低于1∶2 560 000，其中2D6、1G7的效價最高，達1∶20 480 000。單抗亞型及特異性鑒定結果表明，14株單克隆抗體的重鏈亞型分別為IgG1、IgG2a，輕鏈亞型均為κ，且均能夠特異性識別DP96R蛋白。商品化ASFV抗原為感染ASFV的細胞溶解產物，將其包被酶標板，用間接ELISA方法檢測14株單克隆抗體，結果具有一定反應性，但OD值較低，可能因為ASFV結構復雜，DP96R為病毒感染早期蛋白，且為病毒的非結構蛋白，收獲抗原時可能病毒表達的DP96R蛋白含量較低。以DP96R蛋白為抗原的間接ELISA和Western blot結果表明制備出的單克隆抗體是針對DP96R蛋白的特異性抗體，且效價較高，說明單抗與蛋白具有良好的反應性。因此在DP96R蛋白功能及ASFV復雜的致病機制等基礎研究中，本研究制備的單克隆抗體可能會成為重要的生物材料。

綜上，本研究制備的DP96R單克隆抗體，經鑒定效價較高且特異性良好，可以為非洲豬瘟病毒DP96R蛋白結構功能及基因缺失疫苗、病毒致病機制的研究提供重要的生物材料。