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编号:10275509
人CD19基因在痘苗系统中的表达
http://www.100md.com 《细胞与分子免疫学杂志》 2000年第3期
     作者:郭燕翔 胡美茹 舒翠玲 洪海燕 沈倍奋

    单位:郭燕翔(军事医学科学院基础医学研究所分子免疫室 , 北京 100850);胡美茹(军事医学科学院基础医学研究所分子免疫室 , 北京 100850);舒翠玲(军事医学科学院基础医学研究所分子免疫室 , 北京 100850);洪海燕(军事医学科学院基础医学研究所分子免疫室 , 北京 100850);沈倍奋(军事医学科学院基础医学研究所分子免疫室 , 北京 100850)

    关键词:CD19; 痘苗系统 ;基因表达

    细胞与分子免疫学杂志000306

    摘要:目的 在痘苗系统中表达人CD19基因 ,为研究CD19分子的结构、功能及研制抗CD19的单克 隆抗体 (mAb)打下基础。方法 用 PCR技术扩增人CD19全长基因 , 并重组入克隆载体pGEM T, 进行序列测定。将CD19全长基因克隆入痘苗表达载体pJSA1175中 ,用脂质体介导的方法, 与野生病毒共转染TK-143细胞 。运用蓝斑筛选获得含人CD19全长基因的重组痘苗病毒,并用此 重组病毒感 染 TK-143细胞 , 以 APAAP法检测人CD19基因在真核细胞中的表达。结果 含人 CD19基因的重组痘苗病毒可表达在TK-143真核细胞的表面。结论 人CD19全长基因在痘苗系统中成功地得到表达。
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    中图号 : Q786 文献标识码:A 文章编号:1007-8738(2000)03-0200-05

    Expression of human CD19 in vaccinia virus expression system

    Guo Yan-xiang Hu Mei-ru Shu Cui-ling Hong Hai-yan Shen Bei-fen

    (Department of Molecular Immunology, Institute of Basic Medical Sciences, Academy of Military Medical Sciences, Beijing 100850, China)

    Abstract: Aim To express CD19 gene in vaccinia virus expression system and lay the foundation for preparing anti CD19 mAb and investigating its structure function relationship. Methods A fragment of CD19 gene obtained by PCR was inserted into pGEM T and sequenced. Recombinant vaccinia virus was obtained by transfecting TK- 143 cells with pJSA1175 CD19 plasmid in the presence of infectious TK+ vaccinia virus. APAAP method was used to detect the expression of CD19. Results The recombinant vaccinia virus bearing CD19 gene was found to express on the surface of TK- 143 cells. Conclusion The full length CD19 gene in vaccinia virus system was successfully expressed.
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    Keywords: human CD19; vaccinia virus; gene expression ▲

    CD19分子是B细胞表面相对分子质量(Mr)为95000的糖基化I型跨膜蛋白,仅表达于正常造血系统的B细胞和生发中心的滤泡树突状细胞(FDC)。CD19分子的表达在骨髓B祖细胞即开始,持续于整个B细胞成熟期,直至分化为浆细胞时消失〔1-4〕。CD19/CD21/CD81复合物与BCR形成B细胞的双重抗原结合模型,参与B细胞的信号转导〔8-10〕。另外,CD19分子可参与B细胞内Ca2+的移动,调节B细胞的活化与增殖〔5〕,还可通过mIgM的信号放大参与B1淋巴细胞的发育和再生〔6〕。研究发现,CD19分子还特异表达于B系恶性细胞中。国外曾利用抗CD19mAb的导向作用,与毒素连接形成免疫毒素,治疗白血病及淋巴瘤。本研究旨在痘苗系统中表达人CD19基因,以为抗CD19mAb的研制及对其结构、功能的研究奠定基础。
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    1 材料和方法

    1.1材料所用工具酶分别购自Promega公司和Gibco公司。DNA纯化试剂盒,购自Clontech公司。BuDr及Xgal购自Sigma公司。Lipofectin和MEM培养基,购自Gibco公司。重组质粒pUC19CD19,表达载体质粒pJSA1175和菌种Mc1061,由本室保存。pGEM-T-EASY载体试剂盒,购自Promega公司。TK-143细胞由本室保存,用含100mL/LFCS的MEM培养,培养液中含有250mg/L的Budr。

    1.2方法

    1.2.1DNA重组技术参照文献〔11,12〕中的有关章节。

    1.2.2DNA序列测定采用T7启动子和SP6启动子作为上、下游引物,用本室ABI373A型DNA自动测序仪进行序列测定。
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    1.2.3共转染用(0.05~0.1)pfu/细胞的野生痘苗病毒量,感染50%~90%贴壁的TK-143细胞。病毒感染的总体积为1mL。于37℃感染1.5h,每15min摇动培养瓶1次,使病毒充分吸附于细胞。期间制备质脂体-DNA混合液(参见GibcoLipofectin使用说明书进行质粒转染)。1.5h后移出病毒液,用无血清MEM培养基洗细胞3次,逐滴加入质脂体DNA混合液,轻轻转动培养瓶,使混合液均匀分布。于37℃培养4h~5h后,补加5mL含40mL/L小牛血清的MEM完全培养基,于37℃继续培养48h。连瓶一起反复冻融3次,以释放病毒,收集全部培养液作为病毒原液。

    1.2.4病毒感染将病毒原液用含20mL/L小牛血清的MEM完全培养基做4次对数稀释。每个稀释度取1mL感染50%~90%贴壁的TK-143细胞,于37℃感染1.5h,每15min摇动培养瓶1次,使病毒充分吸附细胞。补加4mL含20mL/L小牛血清的MEM完全培养基,于37℃继续培养48h。然后,以结晶紫染色计数蚀斑或铺琼脂凝胶进行蓝斑筛选。
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    1.2.5蓝斑筛选重组病毒病毒感染细胞48h后,去掉培养液,铺加营养琼脂(20mL/L小牛血清、10g/L琼脂糖和200mg/LXgal,融于MEM培养基中)。待琼脂糖凝固后反转培养瓶,37℃继续培养6~24h,观察病毒蚀斑的颜色变化,用前端弯曲的平头滴管挑取蓝斑,放于1mL含20mL/L小牛血清的MEM完全培养基中。反复冻融3次后,取0.5mL感染50%~90%贴壁的TK-143细胞。病毒感染48h后,倒掉培养液,铺加营养琼脂挑取蓝斑,如此反复3次以上,直到感染的细胞瓶中出现的病毒蚀斑达100%为蓝斑为止。

    1.2.6结晶紫染色计数蚀斑病毒感染48h后的细胞,倒掉培养液,加1mL结晶紫染液(结晶紫1g,甲醇80mL和蒸馏水700mL),室温放置5min后,用自来水冲去浮色计数蚀斑。

    1.2.7表达蛋白的检测收集检测细胞,用PBS洗两次后离心甩片,自然吹干、丙酮固定10min,吹干。滴加抗CD19mAb(1∶50)15μL,室温作用30min后,用PBS洗3次,每次1min。然后滴加羊抗鼠IgG(1∶50)15μL,室温作用30min后,PBS洗3次,每次1min。滴加APAAP复合物15μL,室温作用30min,PBS洗3次,每次1min。滴加碱性磷酸酶底物溶液(含1g/L坚固红),室温显色5~20min后,用水终止、甲基绿复染、明胶封片。
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    1.2.8重组病毒的富集和滴度测定经APAAP法鉴定能稳定表达人CD19分子的重组痘苗病毒经4次传代后,在含有Xgal的营养琼脂上均为蓝色斑。挑取其中1个蚀斑于1mL维持液中,反复冻融3次后,感染Tk-143细胞(25mL小瓶)。48h后收集,冻融3次,再感染50mL培养瓶中的Tk-143细胞。48h后收集病毒,冻融3次,按1扩4的方式直至感染20个瓶中的细胞。48h后,以12000r/min离心15min,收集细胞,PBS洗两次。最后将沉淀放于5mLPBS中,反复冻融4次后,取上清分装小管,置20℃长期保存。病毒滴度的测定:以10倍稀释法稀释病毒,取0.5mL感染80%成片的TK-143细胞。吸附1.5h后,补加维持液5mL,继续培养48h,弃上清,用10g/L结晶紫室温染色计数空斑。计算公式为:

    病毒滴度=空斑×2/病毒稀释度(pfu/mL)

    2 结果

    2.1人CD19全长基因的扩增根据CD19cDNA基因的序列,利用GOLDKEY软件,我们设计了扩增CD19全长基因的上游(P1)和下游(P2)引物,并将其中大肠杆菌的稀有密码子改为其偏爱密码子。同时,为了克隆表达的方便,我们在上、下游引物中均引入了酶切位点及保护碱基。引物的序列如下:
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    P1:CGCGGATCCAAGCTTTGACCACCATGCCACCTCCTGG BamHIHindIII与CD19基因序列9~30bp互补

    P2:TGCTCTAGAATTGTCCTGGCGACCGGCTGGG XbaI与CD19基因序列1420~1442bp互补

    应用上述引物,以含有人CD19cDNA的质粒为模板,可扩增出1457bp的基因片段。电泳鉴定的结果如图1所示。

    图1CD19基因PCR产物的琼脂糖凝胶电泳图谱

    Fig1AgarosegelelectrophoresismapofthePCRproductsof

    CD19gene
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    1:DL2000DNAmarker;2:FulllengthofCD19gene.

    2.2重组质粒pGEMCD19的构建及序列测定我们将PCR产物与Promega公司的载体pGEMT连接,获得重组质粒pGEMCD19。用HindIII和XbaI双酶切鉴定,可切出约1437bp的片段,证实构建正确(图2)。以该克隆质粒为模板,以T7启动子和SP6启动子为上、下游引物,进行全自动测序的结果表明,其序列与文献报道的序列完全一致(结果未显示)。

    图2重组质粒pGEMCD19的酶切鉴定

    Fig2Restrictionenzymeanalysisofrecombinantplasmid

    pGEMCD19
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    1:MarkerλDNA/HindIII+EcoRI;2:FulllengthofCD19

    gene;3:pGEMCD19/HindIII+XbaI.

    2.3真核表达质粒的构建及鉴定将CD19全长基因片段从pGEMCD19中切下,连入pJSA1175痘苗表达载体中,获得表达质粒pJSA1175CD19(构建过程如图3所示)。因pJSA1175载体含两个EcoRI位点,故用EcoRI酶切获得约1857bp的片段,即为重组质粒;同时,利用该载体右侧多克隆位点上的1个BamHI位点,CD19全长基因片段上游的1个BamHI位点和其520bp的BglII位点,根据BamHI+BglII双酶切重组质粒片段的大小,即可判断CD19基因插入载体的方向。若切下约400bp的片段和520bp的片段为正向插入;切下约1337bp和520bp的片段则为反向插入。另外,载体和CD19基因片段上各有1个pstI位点,用pstI单酶切,若将质粒切成约4.6kbp和6.5kbp的片段,则为正向插入。酶切所切片段与预期结果相符,证明重组质粒连接正确(图4)。
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    2.4重组痘苗病毒的蓝斑筛选含有人CD19基因的重组质粒借助于两侧TK基因区,在TK-143细胞与野生型天坛病毒(VTT)基因组可发生同源重组,故可采用BudR和lacZ双重筛选带有人CD19基因的重组痘苗病毒VCD19。由于外源基因插入载体pJSA1175的TK基因区,可导致TK基因失活,使重组痘苗病毒不受BudR的抑制而存活,形成病毒蚀斑,而非重组病毒则被BudR抑制而死亡。在药物选择压力下扩增重组病毒,同时借助与外源基因同步表达的lacZ在底物Xgal的存在下,显示蓝色蚀斑而挑选出重组痘苗病毒。经过4次克隆传代后,形成的病毒蚀斑达到100%呈蓝斑,表明重组病毒的纯度已达到要求(图5)。

    图3重组质粒pJSA1175CD19的构建

    Fig3ConstructionoftheexpressionplasmidpJSA1175CD19
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    图4重组质粒pJSA1175CD19的酶切鉴定

    Fig4Restrictionenzymeanalysisofrecombinantplasmid

    pJSA1175CD19

    1:MarkerλDNA/HindIII+EcoRI;2:pJSA1175CD19/pstI;

    3:pJSA1175CD19/BglII+BamHI;4:pJSA1175CD19/EcoRI;

    5:MarkerDL2000.

    2.5CD19基因的表达用VCD19重组病毒感染TK-143细胞24h后,用免疫组化APAAP法检测CD19分子的表达情况。以野生型病毒VTT感染的TK-143细胞为阴性对照,结果表明,重组痘苗病毒感染的TK-143细胞胞膜及胞浆呈明显的红色;而野生病毒感染的TK-143细胞胞膜及胞浆呈透明(图6)。提示重组痘苗病毒表达的人CD19分子具有与特异性抗人CD19mAb结合的能力,而且被正确转运并定位于重组病毒感染的细胞膜上,其所表达的糖链与真核细胞相似。
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    图5蓝斑筛选重组病毒

    Fig5Screeningrecombinantvirusbyblueplague

    I,IIandIIIrepresentthesecond,thirdandfourthgenerationofvirusplague,respectively.

    2.6重组病毒的富集和滴度测定富集的重组病毒液用含20mL/LFCS的MEM完全培养基做7次对数稀释。取104~107的病毒液(总体积2mL)感染50%~90%贴壁的TK-143细胞,48h后以结晶紫染色。随着稀释度的增大,蚀斑数逐渐减少,106稀释度时共有46个蚀斑,所以病毒滴度约为1011pfu/L。

    图7重组痘苗病毒滴度的测定
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    Fig7Titredetectionoftherecombinantvacciniavirus

    图6CD19分子表达的检测

    Fig6DetectionofCD19expressionbyimmunochemicalstaining(APAAP,×400)

    1:WildtypevirusTK-143;2:RecombinantvirusTK-143.

    3 讨论

    基因工程的最终目的是要在一合适的系统中,使外源基因高效表达,从而产生有重要价值的蛋白质产品。痘苗病毒载体系统使用于多种外源cDNA片段,且表达量较高,能够糖基化,具有分泌型和胞膜型两种。同时,其感染的细胞谱系广,便于研究外源基因在不同真核细胞中的表达情况。而且,应用痘苗病毒载体系统作为基因载体表达外源基因,表达产物具有与天然产物相似的生物学活性和理化性质。另外,重组痘苗病毒具有较好的免疫原性,已被广泛应用于研制疫苗及mAb或多克隆抗体的制备。
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    我们将CD19全长基因克隆到痘苗病毒载体pJSA1175的TK基因区,从而导致TK基因失活,使重组痘苗病毒不受BudR的抑制而存活;而非重组病毒则被BudR抑制而死亡。经过蓝白斑筛选获得的重组人CD19痘苗病毒感染TK-143细胞后,可以通过免疫组化的方法,检测到人CD19分子表达在被感染细胞的表面。这样,我们可通过富集重组痘苗病毒而获得目的蛋白CD19,为研制抗人CD19mAb提供了条件,也为进一步研究其结构和功能的关系奠定了基础。■

    基金项目:国家“863”生物技术抗体工程项目资助,No.102090103

    作者简介:郭燕翔,女,28岁,博士生北京市太平路27号,Tel.(010)66931326 2000 by J Cell Mol Immunol Press www.immunology. net/jcmi; Email. immuedit@fmmu.edu.cn

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    收稿日期:1999-08-09

    修回日期:1999-10-18, 百拇医药