中国公共卫生  2012, Vol.28 Issue (1): 58-60   PDF    
抗黄曲霉毒素B1单抗制备及免疫学定量方法建立
王磊1,2, 胡骁飞1, 滕蔓1, 王耀2, 孙亚宁1, 裴亚峰2, 张改平1, 邓瑞广1     
1.河南省农业科学院农业部动物免疫学重点开放实验室, 河南郑州450002;
2.河南科技大学食品与生物工程学院
摘要: 目的 本研究合成并鉴定了AFB1人工抗原,制备AFB1的单克隆抗体(AFB1mAb)。方法 采用NHS法将AFB1分别偶联于载体蛋白BSA和OVA上,分别合成W人工抗原AFB1-BSA和AFB1-OVA,紫外分光光度法和SDS-PAGE进行鉴定;AFB1-BSA免疫BALB/C小鼠,通过间接ELISA和阻断ELISA法选择细胞融合备用鼠;用杂交瘤技术制备AFB1mAb,并对其效价、亲和力、敏感性、特异性、亚型进行鉴定;体内诱生腹水法大量制备单抗。结果 UV图谱和SDS-PAGE图表明结半抗原AFB1和载体BSA及OVA偶联成功;筛选出2H5-F6、2H5-C9、2H9-C3三株杂交瘤细胞;鉴定单抗亚型均为IgG1;细胞上清效价1:2.0×102~1:1.28×103,2H5-F6的腹水效价1:1.28×106,AFB1mAb亲和常数Ka为2.65×1010 L/moL,对AFB1的IC50为2.58 ng/mL;与AFB2的交叉反应率为1.61%,与其他类药物无交叉反应。结论 通过试验获得高效价、敏感、特异的AFB1mAb,可用于各种食品中AFB1残留的快速免疫学检测试验。
关键词: 黄曲霉毒素B1     单克隆抗体     免疫学特性    
Development of monoclonal antibody against Aflatoxin B1 and establishment of immunology quantitative ELISA
WANG Lei1,2, HU Xiao-fei1, TENG Man1,et al    
Key Laboratory for Animal Immunology of the Ministry of Agriculture, Henan Hcademy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002, China
Abstract: Objective The goal of this study was to synthesize artificial antigen of AFB1,to prepare monclonal antibody against AFB1.Methods Immunogen AFB1-BSA and coating antigen AFB1-OVA were synthesized using NHS by linking carrier proteins BSA and OVA to AFB1 and identified by ultraviolet scanning,SDS-PAGE.BALB/C mice were immunized with AFB1-BSA,The titre and sensitivity of polyclonal antibody was detected by indirect ELISA and blocking ELISA,so as to select the mouse used in cell fusion.AFB1 mAb was prepared by hybridoma technology.The titer,affinity, sensitivity,specificity and subtype of the mAb were characterized.Massive AFB1 mAb were induced from in vivo method.Results The results showed that the hapten AFB1 was successfully linked to carrier proteins by the UV scanning spectrum and SDS-PAGE electrophoresis.There hybridoma cell lines of 2H5-F6、2H5-C9、2H9-C3 were screened for specificity to AFB1,all the isotypes of the mAb were IgG1.The indirect ELISA titer of the mAb were 1:2.0×102~1:1.28×103 in supernatant,1:1.28×106 of 2H5-F6 in ascites,and the affinity constant(Ka)was 2.65×1010 L/moL,the mAb of 2H5-F6 show ed good sensitivity with IC50 of 2.58 ng/mL to AFB1.The rate of cross reaction of AFB1 mAb with AFB2 was 1.61%, and there was no cross-reactivity to other compounds.Conclusion AFB1 mAb of high-titer,sensitivity and specificity had been generated,it is possible to establish immunoassay of AFB1 residues in food.
Key words: Aflatoxin B1     Monoclonal antibody     Immunological trait    

黄曲霉毒素是黄曲霉菌( Aspergillus flavus) 和寄生曲霉菌( Aspergillus parasiticus) 产生的一组结构类似的代谢产物,是特剧毒生物毒素,具有致畸、致癌、致诱变作用,属于I 类致癌物,主要诱发肝癌1, 2。Aflatoxin B1 ( AFB1 ) 广泛存在于粮食、畜禽饲料中,因此对AFB1 残留开展有效的快速检测很有意义。WHO、FAD、欧盟、美国等均对AFB1 限量制定明确要求,我国也确定了AFB1 的检测量3。目前已建立的AFB1 检测方法有薄层色谱法( thin-layer chromatography ,TLC) 、高效液相色谱、免疫亲和柱荧光光度法、酶联吸附法( enzymelinked immunosorbent assay,ELISA) 、金标法、微柱筛选法等。 这些方法要求对样品进行较繁琐前处理,需要昂贵的仪器并耗费大量人力,无法进行大范围推广。因此本研究建立免疫学定理分析方法,为快速检测提供更好的检测方法。

1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 试剂

AFB1 ( 德国Sigma 公司,纯度≥98.0%) ; N-羟基琥珀酰亚胺( N-hydroxysuccinimide,NHS) [吉尔生化( 上海) 有限公司]; 羊抗鼠酶标二抗( goat anti-mouse IgG antibody,GaMIgG-HRP) ( 华美生物工程有限公司) ; 黄曲霉毒素B1-羧甲基肟 ( AFB1-C3-carboxymethyloxime,AFB1O) ,牛血清白蛋白( bovine serum albumin,BSA) ,鸡卵清蛋白( ovalbumin,OVA) ,AFB1-BSA 偶联物( 免疫抗原) 和AFB1-OVA 偶联物( 包被抗原) 等为自制; 其他试剂市售所得,均为AR 级。

1.1.2 溶液

洗液( phosphate buffered saline tween,PBST) 为 0.01 mol /L、pH 7.4 的磷酸盐缓冲液( phosphate buffered saline,PBS) 含0.05% Tween-20; 包被液为0.1 mol /L pH 9.6 的碳酸盐缓冲液( carbonate buffer solution,CBS) ; 封闭液、稀释液为含5%猪血清的PBST; 酶底物为四甲基联苯胺( tertramethylbenzidine,TMB) 的磷酸-柠檬酸缓冲液; 终止液为2 mol / L 的硫酸溶液。

1.1.3 主要仪器

3K-18 高速冷冻离心机( 德国Sigma 公司) ; 超净工作台( 美国Forma Scientific 公司) ; HI9321 酸度计 ( 美国HANNA 公司) ; U-3000 紫外扫描仪( UV) ( 日本岛津公司) ; Bio-Rad-550 型酶标仪( 美国Bio-Rad 公司) 。

1.1.4 实验动物和细胞

SPF 级6 周龄雌性BALB/C 小鼠 [许可证号: SYXK( 豫) 2011-0001],购自郑州大学医学院实验动物中心,由河南省动物免疫学重点实验室饲养。NS0 骨髓瘤细胞由英国国家动物健康研究院惠赠。

1.2 方法 1.2.1 AFB 免疫原制备

AFB1-O 的制备根据文献〔4, 5〕报道的原理,参考陈福生等6方法。AFB1-O 与BSA 的偶联: 采用DCC 法合成AFB1O-BSA 人工全抗原7, 8

1.2.2 BALB/C 小鼠免疫程序和方法

取高压PBS 溶解 AFB1-BSA 至50 μg /mL,与等量FCA 混合,充分乳化后免疫6 周龄BALB/c 小鼠3 只/组,免疫2 组,免疫剂量为每只0.2 mL,免疫方式为背部皮下6 点注射。

1.2.3 筛选方法的建立

棋盘法9确定包被抗原的最佳浓度,然后按照常规间接ELISA 方法对免疫小鼠血清和杂交瘤细胞培养上清进行检测。

1.2.4 细胞融合和克隆

细胞融合: 间接ELISA、间接竞争 ELISA 挑选效价最高、IC50 最低的小鼠为细胞融合备用鼠,采用50 ug /只的免疫剂量进行腹腔注射式超强免疫。杂交瘤细胞的筛选与克隆: 融合后待细胞,通过间接ELISA 和阻断 ELISA 进行阳性孔筛选,选择强阳性、抑制率高的克隆化,之后扩大培养、建株、反复冻存与复苏,从而保证单克隆细胞分泌抗体的稳定性。

1.2.5 单克隆抗体的制备及提纯

单克隆抗体的制备: 采用体内诱生法10大量制备AFB1 单克隆抗体( AFB1mAb) 。单克隆抗体腹水提纯: 采用辛酸-硫酸铵法11提纯腹水,提纯后进行SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳( SDS-PAGE) ,检测纯化效果。

1.2.6 单抗免疫学特性鉴定 1.2.6.1 效价测定

采用间接ELISA12测定细胞株上清与腹水的效价。

1.2.6.2 亲和力鉴定

参照Jibin13所述方法测定亲和常数 Ka。用浓度分别为0.1 μg /mL 和0.05 μg /mL 的AFB1-BSA 包被,加入倍比稀释的AFB1mAb,再加入GaMIgG-HRP,TMB 显色测A450 nm 值,以AFB1mAb 浓度为横坐标,以A450 nm 值为纵坐标,绘出相应的2 条反应曲线,以每条曲线上部平坦段的 A450 nm 值作为100%,在曲线上算出50% A450 nm 值时对应的AFB1 mAb 浓度,按照以下公式计算亲和常数 Ka,其中n =[Ag]t / [Ag']t,[Ag]t、[Ag']t 为2 个不同的包被原浓度,[Ab]t、[Ab']t 为包被原浓度对应的抗体浓度。

1.2.6.3 敏感性鉴定

用PBS 配置不同浓度AFB1 的标准品,用间接竞争ELISA 测定AFB1mAb 对其抑制率。以抑制率B/B0 为纵坐标( B 是AFB1 不同标准浓度的A450 值,B0 是 AFB1O 标准浓度的A450 值) ,以不同浓度AFB1 的对数值为横坐标,绘制标准抑制曲线,进行相关回归分析,计算AFB1mAb 对AFB1 的IC50

1.2.6.4 特异性鉴定

以AFB1 的同类药物以及其他类药物作为竞争物,用间接竞争ELISA 测定单抗对各竞争物的 IC50。以单抗对AFB1 的IC50 与各竞争物的IC50 的百分比为其交叉反应率( cross activity,CR%) 。

1.2.6.5 亚型的鉴定

采用间接ELISA 方法,按鉴定试剂盒说明进行检测。

1.2.7 定量ELISA 方法的建立 1.2.7.1 标准曲线建立

最佳的包被浓度采用棋盘实验确定,分别通过单因素实验,确定一抗稀释浓度、酶标二抗稀释浓度,并绘绘制标准曲线。

1.2.7.2 交叉反应

以最佳AFB1-OVA 浓度包板,分别取 AFB2、ZEN、赫曲霉毒素等多种真菌毒素做交叉,按1.2.3 方法测定A450 ,B/B0( %) 为纵坐标,表示对应浓度的药物对抗 AFB1 单抗的抑制率,以各种药物浓度的对数值为横坐标,绘制以上各毒素的竞争抑制曲线,求出回归方程,根据下面公式求出AFB1 与其他真菌毒素的交叉反应率:

2 结果 2.1 人工抗原鉴定结果 2.1.1 TLC 鉴定结果

将肟化后沉淀物做TLC,Rf = 0.8 处是AFB1 ,Rf = 0.2 处为肟化产物AFB1O。

2.1.2 UV 鉴定结果

利用U-3000 紫外扫描仪在220 ~ 44 nm 波长范围进行扫描,结果表明BSA 的最大吸收峰在278 nm,AFB1 在265、365 nm 处有吸收峰,BSA 与AFB1 偶联后,两峰叠加在275、365 nm 附近出现吸收峰,表明偶联成功。

2.1.3 SDS-PAGE 鉴定结果

SDS-PAGE 电泳结果表明,BSA 的泳动速度大于AFB1-BSA,说明AFB1-BSA 的分子量大于 BSA,证明AFB1 已分别与BSA 成功偶联。

2.2 ELISA 最佳反应条件

AFB1-OVA 的最佳包板浓度为2 μg /mL,酶标二抗的工作浓度为1: 1 000,孵育时间为30 min,孵育温度为37 ℃。

2.3 小鼠血清效价、敏感性测定结果

免疫的3 只小鼠血清抗体效价均达到了10-4 ,获得了较好的免疫效果,3 号鼠血清效价最高; 3 号鼠的IC50 最低,达到58.923 ng /mL,线性回归方程为y =-0.216 6 x + 0.563 5,相关系数R2 = 0.987,符合线性关系的判定标准,故选择3 号鼠为细胞融合备用鼠。

2.4 免疫学特性及定量分析建立 2.4.1 最佳包被浓度( 表 1)
表 1 间接ELISA 结果

可确定最佳包被原1: 3 200 倍稀释时,抗体稀释倍数为1: 16 000。

2.4.2 效价测定结果

将筛选出符合要求的杂交瘤细胞,以其细胞分泌液的效价高低为依据。将AFB1mAb 具有较高的效价细胞挑选出,其中2H5C9 细胞株的上清效价最高为 1: 1.28 × 105 ,以此细胞株做为制作腹水效价的细胞株。

2.4.3 亲和力测定结果( 图 1)
图 1 AFB1 mAb 的亲和常数测定曲线

2H5C9 所分泌的mAb 与抗原结合达到饱和的50%所需mAb 的浓度分别为0.536、0.273 μg /mL,其亲和力常数Ka 为2.65 × 1010 L/mol。依据James 等14结论,亲和常数为107 ~ 1012 L/mol 抗体亲和力高,本试验制备的mAb 亲和力较高,适合于ELISA 方法检测。

2.4.4 敏感性鉴定结果

H5C9 杂交瘤的AFB1mAb 曲线回归方程为: y =-0.428 6 x + 1.309 8,相关系数为R2 = 0.9732,根据回归方程计算出2H5C9 对AFB1 的IC50 为2.58 ng /mL,本试验所获mAb 对AFB1 具有很好的敏感性。

2.4.5 特异性鉴定

AFB1 mAb 的IC50 为0.58 ng /mL,与黄曲霉毒素B2 的交叉反应率为1.61%,与其他药物的交叉反应率均< 0.05%,表明AFB1 与mAb 特异性结合很强,AFB1mAb 对AFB1 及其同系物有较好的特异性。

2.5 亚型的鉴定结果

通过Pierce 公司ELISA 检测试剂盒鉴定,AFB1mAb 的亚型均为IgG1。

3 小结

免疫学定量分析方法的建立,主要通过竞争ELISA 法测定AFB1 mAb 的效价,阻断ELISA 法测定AFB1 mAb 半数 IC50 ,通过添加回收测定AFB1mAb 灵敏性,还有AFB1mAb 特异性,与其他药品的交叉反应率等实验来进行AFB1mAb 的免疫学鉴定。

本次实验筛选出2H5-F6、2H5-C9、2H9-C3 三株细胞,其细胞培养上清效价在1: 2.0 × 102 ~ 1: 1.28 × 103 ,其中2H5-F6 细胞株制作的腹水效价为1: 1.28 × 106 ,AFB1mAb 亲和常数 Ka 为2.65 × 1010 L/moL,对AFB1 的IC50 为2.58 ng /mL; 与黄曲霉毒素B2 的交叉反应率为1.61%,与其他类药物无交叉反应。实验制备的单抗完全满足检测要求,为以后研制快速检测黄曲霉毒素B1 试剂打下了基础,拓宽了ELISA 方法应用范围。

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