CN117886901A - H7n9亚型禽流感病毒ha蛋白的鸡t细胞抗原表位肽及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物技术领域,涉及H7N9亚型禽流感病毒(AIV)HA蛋白的鸡T细胞抗原表位肽及其应用,其氨基酸序列如SEQ ID NO.1~4所示。本发明运用免疫信息学结合重叠肽库法系统地筛选H7N9亚型AIV HA蛋白中潜在的T细胞表位,将这些候选多肽进行合成并刺激淋巴细胞,通过检测多肽刺激后H7N9亚型AIV HA蛋白特异性T细胞分泌IFN‑γ的水平和增殖水平鉴定出具有显著免疫优势应答的肽段,进一步利用细胞分选和ELISpot试验鉴定了鸡T细胞抗原表位类别。所述T细胞抗原表位肽具有强免疫原性,可以应用到H7N9病毒免疫检测和疫苗研发中,在H7N9病毒的防控中具有潜在的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域,具体涉及H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白的鸡T细胞抗原表位肽及其应用。
背景技术
禽流感病毒(Avian influenza virus,AIV)不仅可导致家禽的高发病率和高病死率,还可导致人的死亡。特别是H7N9亚型AIV的出现。随着禽流感H5/H7二价疫苗的有效使用以及相关防控措施的有效执行,人感染H7N9病例和家禽H7N9病毒分离率大幅下降。尽管如此,H7N9亚型HPAIV仍在我国部分地区持续存在,甚至近期的一些分离株还出现了显著的抗原性变异。因此,加强对H7N9 AIV防控技术的研究是十分重要的。
目前唯一批准在家禽使用的H7/H5二价疫苗是灭活苗,其保护效果严格受到疫苗株与病毒流行株表面抗原匹配程度的影响,并且灭活疫苗仅能提供减轻临床症状和减少排毒作用,但不能完全消除体内的病毒。另外,除了灭活苗,目前已开发了多种候选疫苗,如亚单位疫苗、病毒载体疫苗和减毒活疫苗等,大多数H7N9候选疫苗存在免疫原性差等问题,难以满足需求。因此,当前H7N9亚型AIV疫苗开发的主要努力方向是诱导更广谱和更强的保护力。
有许多研究表明,在机体清除H7N9病毒并控制感染的过程中,宿主的T细胞发挥着重要的免疫保护作用。例如,在应对新出现的H7N9病毒,没有中和抗体(NAbs)的情况下,预先存在记忆CD8 T细胞通过作用保守H7N9多肽表位产生的交叉T细胞反应可以减轻疾病严重程度从而有助于机体康复。同样地,鸡T细胞已被证明在对抗病毒感染、提供持久和跨毒株的保护方面发挥着重要作用。在没有中和抗体的情况下,H9N2病毒感染的鸡群对H5N1HPAIV的攻击可以产生交叉免疫保护,并且与CD8+T细胞分泌IFN-γ相关。此外,有研究报道鸡接种以DNA质粒或腺病毒为载体表达H5N9亚型AIV的HA和核蛋白(NP)可诱导T细胞产生交叉免疫保护。因此,基于T细胞的疫苗可能具有成为更广覆盖率和更持久保护力疫苗的潜力,并可以解决基于抗体的方法在更广谱的病毒株保护方面的局限性,对H7N9亚型AIV的防控具有重要意义。
T细胞表位是T细胞免疫重要组成部分,由抗原递呈细胞(APC)表达的MHC-I类或-II类分子递呈给CD4+和CD8+T细胞TCR识别的小肽序列,也是T细胞特异性杀伤或激活的关键分子。鉴定出被CD4+或CD8+T细胞特异性识别的抗原表位不仅可用于准确监测病毒的T细胞免疫应答,而且可以为基于T细胞疫苗的抗原组成提供信息,使免疫反应集中优势表位上。目前关于AIV特异性的鸡T细胞表位研究较少,关于H7N9病毒HA蛋白的鸡T细胞表位还未见报道。HA蛋白作为流感病毒最具保护性的抗原,是许多人类和动物流感疫苗的靶抗原。该抗原中已鉴定出大量的人类和小鼠T细胞表位,其中一些表位已被证实能诱导保护免疫,但主要是来自基质蛋白(M)和NP的T细胞表位,来自表面蛋白HA的T细胞表位还为数甚少。研究证实,AIV HA特异性CD4+T细胞对B细胞产生HA特异性中和抗体至关重要,并且CD4+T细胞诱导保护性抗体反应主要依赖于HA的CD4+T细胞表位。疫苗诱导体液免疫产生的中和抗体在预防家禽感染AIV中起重要作用,然而目前H7N9候选疫苗诱导的中和抗体水平较低。因此,鉴定H7N9 HA来源的CD4+和CD8+T细胞抗原表位,有利于开发既能诱导增强的体液免疫应答,又能增强细胞免疫应答的新型H7N9疫苗具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是鉴定H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白来源的T细胞表位,以克服上述现有技术的不足,通过本发明鉴定的方法筛选出H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白特异性的抗原表位肽,为AIV疫苗的研发奠定基础。
本发明提供的技术方案如下:
本发明提供H7N9亚型禽流感病毒的鸡T细胞抗原表位肽,所述表位肽的氨基酸序列如SEQ ID NO.1-4所示;或为该序列经替换、缺失或添加一个或几个氨基酸形成的具有相同蛋白功能的氨基酸序列。
本发明还提供鉴定上述SEQ ID NO.1~4抗原表位肽类别的方法,包括以下步骤:
(1)首先建立一个鸡T细胞分选体系,选择Streptavidin磁性微粒作为该分选体系的磁珠,通过磁粒用量及生物素化抗体用量优化组合配伍,明确磁粒与抗体最佳配比。
(2)从H7N9亚型禽流感病毒感染的鸡脾脏中分离单个核细胞后,按照步骤(1)磁粒与抗体最佳配比即生物素化的特异性抗体与Streptavidin磁性微粒1μg:15~25μl的比例进行细胞分选,分别收集阴性细胞。
(3)步骤(2)获得的阴性细胞群(CD4-,CD8-,CD4-CD8-)进行ELISpot试验,根据每孔斑点数目鉴别出鸡T细胞抗原表位肽类别。
本发明还提供编码所述的H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白的鸡T细胞抗原表位肽的基因,所述核酸分子的核苷酸序列如SEQ ID NO.5~8所示。
含有上述H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白的鸡T细胞抗原表位多肽编码基因的生物材料属于本发明的保护范围,所述生物材料为重组表达载体、表达盒、重组微生物或宿主细胞。
本发明还提供所述的H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白的鸡T细胞抗原表位肽组合物。
本发明还提供所述H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白的鸡T细胞抗原表位肽或表位肽组合物或其编码基因或上述生物材料在制备预防H7N9亚型禽流感病毒感染的疫苗中的应用。
本发明还提供所述H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白的鸡T细胞抗原表位肽或表位肽组合物或其编码基因或上述生物材料在制备治疗H7N9亚型禽流感病毒感染的药物中的应用。
本发明还提供所述H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白的鸡T细胞抗原表位肽或表位肽组合物或其编码基因或上述生物材料在制备检测H7N9亚型禽流感病毒的试剂盒中的应用。
有益效果
本发明基于同时增强体液免疫应答和细胞免疫应答的新型H7N9疫苗的目的,围绕H7N9病毒的HA蛋白特异性鸡T细胞展开研究。本发明首先运用免疫信息学结合重叠肽库法预测候选多肽表位,使用H7N9 AH395毒株感染SPF鸡建立了感染模型,然后通过体外ELISpot试验和CFSE细胞增殖试验检测了具有显著免疫优势应答的肽段,进一步利用细胞分选和ELISpot试验鉴定了鸡T细胞抗原表位类别。经过筛选获得的HA蛋白的鸡T细胞表位多肽,具有刺激机体特异性产生CD8+T细胞或CD4+T免疫应答的能力,其可以用于H7N9病毒相关的免疫检测中,也可用于制备H7N9病毒表位疫苗,有效提高了鸡T细胞表位筛选的基础科学理论知识水平,在技术创新方面,优化了鸡T细胞表位鉴定策略,为开发H7N9新型疫苗以及诊断制剂提供了物质和理论基础。
附图说明
图1为本发明ELISPOT筛选H7N9 HA蛋白来源的鸡T细胞表位多肽斑点图。(PMA/Iono为阳性对照,NC1为不相关肽刺激免疫鸡脾脏细胞,Peptides pool为肽库刺激免疫鸡脾脏细胞,Medium为阴性对照);
图2为本发明ELISPOT筛选H7N9 HA蛋白来源的鸡T细胞表位多肽斑点统计图。(除阳性对照外,每条肽六个技术重复;PMA/Iono为阳性对照,NC1为不相关肽刺激免疫鸡脾脏细胞,Peptides pool为肽库刺激免疫鸡脾脏细胞,Medium为阴性对照。纵坐标为斑点数,表示为Spots/106cells。“***”表示差异极其显著(p<0.001));
图3为本发明CFSE细胞增殖试验结果图,A图表示H7N9 HA蛋白来源的鸡T细胞表位多肽诱导CD8+T淋巴细胞增殖的结果,B图表示H7N9 HA蛋白来源的鸡T细胞表位多肽诱导CD4+T淋巴细胞增殖的结果(左图是流式结果代表图,右图表示三个重复试验的结果。ConA是阳性对照,Medium表示阴性对照。“***”表示差异极其显著(p<0.001))。
图4为本发明流式细胞仪检测鸡T细胞亚型分选结果图,A图表示圈门淋巴细胞,B图表示不缺失CD4+T和CD8+T细胞,C图表示只缺失CD4+T细胞,D图表示只缺失CD8+T细胞,E图表示同时缺失CD4+T和CD8+T细胞。
图5为本发明ELISPOT检测鸡T细胞表位多肽刺激来自CD4和/或CD8 T细胞阴性分选细胞的斑点统计图。(除阳性对照外,每条肽六个技术重复;Naive表示不缺失CD4+T和CD8+T细胞,CD4-表示只缺失CD4+T细胞,CD8-表示只缺失CD8+T细胞,CD4-CD8-表示同时缺失CD4+T和CD8+T细胞。纵坐标为斑点数,表示为Spots/106cells。“**”表示差异极其显著(p<0.01))。
具体实施方式
为了更全面地理解和应用本发明,下面将结合实施例和附图进一步地详细阐述本发明,所述实施例仅用于解释本发明,而不是用于限定本发明的范围。在不背离本发明的范围和精神的情况下,对本发明具体实施方式所作的改进或变化,均属于本发明的范围。
实施例1 H7N9亚型AIV HA蛋白的鸡T细胞表位预测与合成
1.HA蛋白T细胞表位的预测
利用IEDB在线数据库(http://tools.iedb.org/main/tcell/),对A/chicken/Guangdong/GD15/2016株(KY751058)的HA蛋白序列进行T细胞表位预测。使用IEDB推荐的(NetMHCpan EL 4.1),MHC等位基因选择人的HLA作为参考,基于肽段与HLA结合IC50低于50nM或%Rank低于0.5的9-15氨基酸肽段作为目标肽;然后根据H7N9的HA蛋白氨基酸序列,设计一系列覆盖全长氨基酸序列的重叠肽段,每个肽段长度为25aa,相邻肽段间重叠10aa,最后选中包含预测表位的重叠肽段,最终得到对应的15条(25-mer)肽段。
2.HA蛋白T细胞表位的合成
基于预测的表位肽,送金斯瑞生物科技股份有限公司进行合成,采用化学合成方法,如表1所示,分别命名为P1-P15,合成多肽纯度达到95%以上,共合成5mg肽段,使用DMSO进行溶解后,PBS稀释至2mg/ml,分装后-80℃备用。
表1 H7N9 HA蛋白预测抗原表位多肽氨基酸序列
注:#表示多肽在HA蛋白全长氨基酸序列中的位置
实施例2 ELISPOT鉴定H7N9病毒HA蛋白的鸡T细胞表位
1.H7N9亚型AIV感染鸡脾脏单细胞的制备
将2-3周龄SPF鸡随机分成两组。一组为空白对照(未感染),另一组为感染组:经鼻腔以100μl 106EID50剂量接种低致病性H7N9禽流感病毒(A/Chicken/Anhui/AH395/2017)。在感染后第7或14天每组取6只鸡,经安乐死后无菌采集脾脏进行单细胞分离,具体如下:
取鸡的组织器官置于含有2%PBS(含2%FBS)的培养皿中,用无菌剪刀剪成小块并转移至70μm细胞筛网上,并用5mL注射器的柱塞进行反复研磨,边研磨边加入2%PBS,弃去筛网,组织研磨液经450g,离心10min,弃上清,用2%PBS重悬组织细胞。参照鸡脏器组织单个核细胞分离液kit制备单个核细胞悬液:将细胞悬液轻缓的加到等量的分离液中,常温,450g,离心25min。用吸管吸取第二层环状乳白色单个核细胞层,加入洗涤液清洗所得细胞。用5mL完全RPMI 1640培养基(含10%FBS,100U/mL青、链霉素)重悬。用血细胞计数仪和台盼蓝计数细胞,最终细胞浓度调整为2×106个活细胞/ml。
2.ELISPOT检测分泌IFN-γ的T细胞频率
将鸡IFN-γ抗体(0.5μg/ml)包被MultiScreenTM-IP 96孔板(Millipore,MSIPN4W50),4℃条件下孵育过夜;使用无菌的PBS洗涤2次,在37℃、5%CO2条件下进行封闭1小时;加入被检测的细胞(2×105/孔),分别是多肽P1-P15和混合制成的总肽库,终浓度为10μg/ml,同时将PMA(50ng/ml)/Ionomycin(500ng/ml)刺激设为阳性对照,未刺激的细胞和和无关多肽分别设为阴性对照,37℃、5%CO2条件下培养24-48小时后PBST洗涤5次,加入生物素标记的鸡IFN-γ抗体(0.5μg/ml)室温孵育1小时后;加入碱性磷酸酶标记的链亲和素Streptavidin ALP(Mabtech,3310-10-1000)室温孵育1小时后PBST洗涤5次,最后加入底物溶液避光孵育10分钟,在细胞因子出现的位置形成蓝黑色的斑点,每个斑点代表单个分泌IFN-γ的细胞。最后用ELISpot分析仪扫描并分析计算每孔斑点数目。
如图1所示,用合成的多肽分别刺激感染H7N9病毒7天后的SPF鸡脾脏细胞,在阳性对照组成立的前提下,P4、P10、P12、P15多肽和总肽库作为刺激物的试验组形成的平均斑点数显著高于不相关肽刺激和不加刺激物的阴性对照(p<0.001)(图1和2),说明P4、P10、P12、P15多肽能有效刺激脾脏细胞分泌IFN-γ,表明这四条多肽可以刺激H7N9特异性T细胞激活,是具有功能性的多肽。功能性的抗原表位肽氨基酸序列如表2所示。
表2 H7N9 HA蛋白功能性抗原表位多肽氨基酸序列
| 多肽名称 | 多肽序列 | 多肽位置# |
| P4 | RESGGIDKEPMGFTYNGIRTNGVTS(SEQ ID NO.1) | 121-145 |
| P10 | FNGAFIAPDRASFLRGKSMGIQSGV(SEQ ID NO.2) | 256-280 |
| P12 | LPFQNIDSRAVGKCPRYVKQRSLLL(SEQ ID NO.3) | 301-325 |
| P15 | RNNTYDHRKYREEAMQNRIQIDPVK(SEQ ID NO.4) | 496-520 |
注:#表示多肽在HA蛋白全长氨基酸序列中的位置
编码权利要求1所述H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白的鸡T细胞抗原表位肽的核酸分子的序列如下所示:
P4-AGAGAATCAGGCGGAATTGACAAGGAACCCATGGGATTCACATACAATGGAATAAGAACTAATGGGGTGACCAGT(SEQ ID NO.5);
P10-TTCAATGGGGCTTTCATAGCTCCAGACCGTGCAAGCTTCCTGAGAGGAAAATCTATGGGAATCCAGAGTGGGGTA(SEQ ID NO.6);
P12-TTGCCATTTCAGAACATAGATAGCAGGGCAGTTGGAAAATGTCCGAGATATGTTAAGCAAAGGAGTCTTCTGCTG(SEQ ID NO.7);
P15-AGAAATAACACCTATGATCACAGAAAATACAGAGAAGAGGCAATGCAAAATAGAATACAGATTGACCCAGTCAAA(SEQ ID NO.8)。
实施例3 CFSE细胞增殖试验鉴定H7N9病毒HA蛋白T细胞表位
为进一步验证功能性抗原表位多肽刺激特异性T淋巴细胞增殖的能力,将H7N9感染后SPF鸡脾脏单细胞经CellTraceTMCFSE标记后,以106细胞/ml接种于96孔板中,分别加入上述来自H7N9病毒HA蛋白鉴定的T细胞表位多肽P4、P10、P12、P15(10μg/ml),同时将CoA(10μg/ml)刺激设为阳性对照,未刺激的细胞设为阴性对照,37℃、5%CO2条件下进行培养5天后,离心弃上清,洗涤后与鸡流式抗体混和液(Fixable Viability Dye eFluor 780,MouseAnti-chicken CD3-SPRD、Mouse Anti-chicken CD4-PACBLU、Mouse Anti-chicken CD8α-AF700)孵育进行表面标志染色,采用FACSAria IIu流式细胞仪收集数据,使用FlowJo软件进行数据分析,计算表达CFSE荧光的各T细胞亚群的百分率与绝对数,分析各组不同T细胞亚群的增殖情况。
根据CFSE标记的特点,染料随细胞增殖均匀地从母代细胞分配到子代细胞,此时荧光强度减半。因此,流式分析结果中CFSE荧光减弱的细胞即为发生增殖的细胞。如图3所示,P4和P10多肽均能有效诱导CD8+T淋巴细胞发生增殖(图3A),P10、P12和P15多肽能诱导CD4+T淋巴细胞的增殖反应(图3B),进一步证明P10是一个双特异性表位。结合上述ELISPOT试验结果,进一步明确H7N9病毒HA蛋白T细胞表位。
实施例4细胞分选和ELISPOT技术鉴定T细胞表位的类别
1.鸡T细胞亚型分选体系的建立
按照实施2中鸡脾脏单细胞制备的实验步骤获得单个核细胞,分别与生物素化的特异性抗体(Mouse Anti-chicken CD4-biotin(SouthernBiotech,825508)或/和MouseAnti-chicken CD8-biotin(SouthernBiotech,839008))进行孵育后,洗涤细胞后,加入Streptavidin磁性微粒(BD Biosciences,557812),混匀后进行孵育,通过抗体用量、磁珠用量、孵育时间不断配比优化,分别进行细胞分选。流式细胞仪检测分选结果,分别计算其分选纯度及分选效率,确定鸡脾脏中的细胞亚群的最佳分选条件。最终明确生物素化的特异性抗体用量的结果1×106个总细胞加入0.25μg,磁珠用量5μl,鸡T细胞亚群分选效率最佳(图4)。
2.鸡T细胞表位类别的鉴定
为了鉴定抗原表位多肽刺激特异性T淋巴细胞的表型,按照上述步骤1鸡T细胞亚型分选体系,将H7N9感染后SPF鸡脾脏单细胞分别与生物素化的特异性抗体(Mouse Anti-chicken CD4-biotin或/和Mouse Anti-chicken CD8-biotin)抗体孵育后,用Streptavidin磁性微粒进行细胞分选,分别收获阴性细胞群(CD4-,CD8-,CD4-CD8-),按照实施例2中ELISpot实验步骤,以106细胞/ml平铺在包被好的平板上,分别用P4、P10、P12、P15(10ug/ml)刺激,以PMA/Iono(50ng/ml)为阳性对照,未刺激的细胞为阴性对照,未刺激的细胞和和无关多肽分别设为阴性对照,37℃、5%CO2条件下培养48小时后PBST洗涤5次,加入生物素标记的鸡IFN-γ抗体室温孵育1小时后;加入碱性磷酸酶标记的链亲和素Streptavidin ALP室温孵育1小时后PBST洗涤5次,最后加入底物溶液避光孵育10分钟,在细胞因子出现的位置形成蓝黑色的斑点,每个斑点代表单个分泌IFN-γ的细胞。最后用ELISpot分析仪扫描并分析计算每孔斑点数目。
如图5所示,P4多肽作为刺激物,CD4-组形成的平均斑点数显著高于CD8-和CD4-CD8-组(p<0.001)(图5),说明P4是鸡CD8 T细胞识别的多肽;P10多肽作为刺激物,CD4-组形成的平均斑点数与CD8-组相当,但均显著高于CD4-CD8-组(p<0.001)(图5),说明P10是一个双分子被鸡CD4和CD8 T细胞识别的多肽;P12和P15多肽作为刺激物,CD8-组形成的平均斑点数显著高于CD4-和CD4-CD8-组(p<0.001)(图5);说明P12和P15是鸡CD4 T细胞识别的多肽。以上结果进一步证实P4、P10、P12、P15多肽表位是H7N9病毒HA蛋白特异性鸡T细胞表位,并且探明了表位识别的T细胞表型,对研制H7N9病毒表位疫苗和解析免疫保护机制提供精准的理论依据。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,但本发明不限于所描述的实施方式,在不脱离本发明原则和精神的情况下,本领域技术人员对本发明的实施方式进行任何修改或改进,均应包含在本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白的鸡T细胞抗原表位肽,其特征在于,所述表位肽的氨基酸序列如SEQ ID NO.1~4任一所示。
2.鉴定权利要求1所述的H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白的鸡T细胞抗原表位肽类别的方法,其特征在于,包括以下步骤:
建立鸡T细胞分选体系,所述鸡T细胞分选体系采用生物素化的特异性抗体,并采用Streptavidin磁性微粒作为该分选体系的磁珠;
从H7N9亚型禽流感病毒感染的鸡脾脏中分离单个核细胞后,按照生物素化的特异性抗体与Streptavidin磁性微粒1μg:15~25μl的比例进行细胞分选,分别收集阴性细胞;
采用获得的阴性细胞进行ELISpot试验,根据每孔斑点数目鉴别出鸡T细胞抗原表位肽类别。
3.编码权利要求1所述H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白的鸡T细胞抗原表位肽的核酸分子,所述核酸分子的核苷酸序列如SEQ ID NO.5~8所示。
4.含有权利要求3所述核酸分子的生物材料,所述生物材料为重组表达载体、表达盒、重组微生物或宿主细胞。
5.含有权利要求1所述如SEQ ID NO.1~4的H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白的鸡T细胞抗原表位肽的任意一条或多条的多肽组合物。
6.一种多肽疫苗,其特征在于,所述疫苗包含权利要求1所述的H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白的鸡T细胞抗原表位肽或权利要求5所述的多肽组合物。
7.一种药物,其特征在于,所述药物包含权利要求1所述的H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白的鸡T细胞抗原表位肽或权利要求5所述的多肽组合物。
8.一种用于H7N9禽流感病毒的检测试剂盒,其特征在于,所述试剂盒包含权利要求1所述的H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白的鸡T细胞抗原表位肽或权利要求5所述的多肽组合物。
9.权利要求1所述的H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白的鸡T细胞抗原表位肽、权利要求3所述的核酸分子、权利要求4所述的生物材料或权利要求5所述的多肽组合物在制备H7N9亚型禽流感病毒疫苗或抗H7N9亚型禽流感病毒药物中的应用。
10.权利要求1所述的H7N9亚型禽流感病毒HA蛋白的鸡T细胞抗原表位肽、权利要求3所述的核酸分子、权利要求4所述的生物材料或权利要求5所述的多肽组合物在制备检测H7N9亚型禽流感病毒的试剂或试剂盒中的应用。
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