β-酪蛋白單克隆抗體的制備及鑒定

宋 芳,周 玉,盧士英,任洪林,李巖松,柳增善,劉文迪,郝亞明

(人獸共患病研究教育部重點實驗室,吉林大學畜牧獸醫(yī)學院,吉林長春130062)

牛奶具有豐富的營養(yǎng)價值,牛奶中含有多種人類賴以生存的營養(yǎng)素,包括水、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、礦物質(zhì)、維生素等,是人類最理想的天然食品。然而近些年來,隨著乳制品產(chǎn)量的逐漸上升,乳品摻假現(xiàn)象也時有發(fā)生,嚴重危害消費者健康。牛奶中最重要的營養(yǎng)指標是蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)測定方法是凱氏定氮法,該方法只能測出氮的總量而不能確定氮的來源和種類,所以存在一定的缺欠,這使得不法商人將低價含氮物質(zhì)如尿素、三聚氰胺、硝酸鹽、亞硝酸鹽、白礬、豆?jié){等[1]摻入牛奶中,以達到牛奶中蛋白質(zhì)含量的檢測標準。

牛奶中的蛋白質(zhì)是奶中主要含氮物質(zhì),含量為2.8%-3.8%,其中95%是乳蛋白質(zhì),牛乳蛋白質(zhì)中大約80%是酪蛋白,β-酪蛋白在酪蛋白中比例恒定,結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定[2]。因此,如果能直接檢測牛奶中β-酪蛋白的含量,可使得在牛奶中添加含氮類非食品添加劑的行為變得毫無“意義”。

目前,牛奶中β-酪蛋白的檢測方法有酪蛋白等電點沉淀法[3]、毛細管電泳法[4]、酶聯(lián)免疫吸附測定法[5]等,這些方法的缺點是依靠昂貴的儀器設備和專業(yè)化的實驗操作人員,不便以普及和推廣?；趩慰寺】贵w的ELISA檢測方法具有特異性強、操作簡單、不需要昂貴的儀器設備和專業(yè)化的實驗操作人員等優(yōu)點。本試驗制備了β-酪蛋白的單克隆抗體并對其特性進行了鑒定,為牛奶中蛋白質(zhì)的ELISA檢測方法奠定基礎。

1 材料和方法

1.1 主要試劑與儀器

牛乳β-酪蛋白(純度為98%)、弗氏完全佐劑、弗氏不完全佐劑、牛血清白蛋白(BSA)、卵清白蛋白(OVA)、HAT選擇性培養(yǎng)基、HEPES和50%PEG購自美國sigma公司;四季清胎牛血清為長春寶泰克生物制品有限公司產(chǎn)品;PRM I-1640培養(yǎng)基購自GIBCO公司;辣根過氧化物酶(HRP)標記山羊抗小鼠IgG為鼎國生物技術有限公司產(chǎn)品;小鼠單抗亞類鑒定試劑盒購自洛陽賽爾維公司;8周齡雌性健康BALB/c小鼠購自吉林省長春市生物制品所,本實驗室飼養(yǎng);小鼠骨髓瘤細胞SP2/0,由本室保存;其他試劑均為分析純。

BIO-RAD Model680酶聯(lián)免疫檢測儀(USA);二氧化碳培養(yǎng)箱(SANYO);倒置顯微鏡(Olympus);AKTA purifier100(GE);1mL的A蛋白層析柱(上海悅克生物技術有限公司);離心機(科大中佳公司);移液器(Thermo);96孔酶標板(JET);96孔、24孔、6孔細胞培養(yǎng)板(美國Costar公司)。

1.2 動物免疫

β-酪蛋白的分子量為24000,屬于大分子物質(zhì),因此可以直接刺激動物機體產(chǎn)生免疫反應。免疫方案如下:本試驗采用足墊免疫方法,首次免疫用β-酪蛋白(1μg/mL)與弗氏完全佐劑各200μL乳化后免疫6-8周齡BALB/c小鼠3只,每只注射50μL;一周后第二次免疫,用β-酪蛋白(1μg/mL)與弗氏不完全佐劑各200μL乳化后注射,每只50μL;一周后再進行第三次免疫,劑量與方法同第二次免疫;第三次免疫后一周檢測小鼠血清效價,融合前3天用不加佐劑的β-酪蛋白抗原腹腔注射加強免疫,50μg/只。

1.3 血清效價檢測

小鼠斷尾進行尾尖采血,4℃,3 000 r/min離心5min,取上清。利用間接 ELISA方法檢測血清效價,同時設陰性和空白對照,選取血清效價大于8 000的小鼠進行細胞融合。

1.4 細胞融合

選擇生長狀態(tài)良好的SP2/0骨髓瘤細胞與免疫小鼠的脾細胞以1∶5-1∶10混合,1 000 r/min,離心4min,棄上清,用手指輕彈離心管底部,敲散細胞團以使細胞均勻松散,40℃水浴1 min,左手緩慢轉(zhuǎn)動離心管,右手用移液器沿轉(zhuǎn)動的管壁緩緩加入1 mL 37℃預熱的50%的PEG1000,加入PEG后再水浴30 s,然后立即加入PRM I-1640培養(yǎng)基,1 min內(nèi)加入3 mL,最后加到50 mL,800 r/min離心4 min后棄上清,加入含20%血清的1640培養(yǎng)液少許,把細胞吹起倒入盛有50mL 20%血清1640培養(yǎng)液的平皿中,再向其中加入37℃預熱的HAT 1mL,混勻后鋪于事先鋪有飼養(yǎng)層的4塊96孔細胞培養(yǎng)板,每孔120 μL。最后將細胞培養(yǎng)板用酒精棉擦凈,放入37℃,5%的CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

1.5 陽性雜交瘤細胞的篩選與亞克隆

融合5-6天后觀察融合效果并換液,待細胞長到細胞培養(yǎng)孔體積的1/10時,用間接ELISA方法檢測雜交瘤細胞上清液,選擇陽性值高且細胞堆數(shù)目少的孔通過有限稀釋法進行亞克隆,每次克隆使每個孔內(nèi)的細胞數(shù)目理論值為1-2個,經(jīng)過3-4次亞克隆后,雜交瘤陽性達100%,即可獲得能夠穩(wěn)定分泌β-酪蛋白抗體的細胞株,將此細胞株擴大培養(yǎng)后一部分用于下面的單克隆抗體的生產(chǎn),一部分放入液氮罐內(nèi)凍存。

1.6 單克隆抗體的生產(chǎn)

采用小鼠體內(nèi)誘生腹水的方法生產(chǎn)單克隆抗體,7只8-10周齡雌性Bablc小鼠,先腹腔注射無菌石蠟油,每只0.5 mL,一周后向腹腔內(nèi)注入雜交瘤細胞,每只小鼠大約注射106個細胞,8-10天后即開始采集腹水。

1.7 單克隆抗體的亞類鑒定

利用小鼠單抗亞類鑒定試劑盒鑒定單克隆抗體的亞類類型,方法按試劑盒說明書進行。

1.8 單克隆抗體的純化

應用Protein A親和層析法純化單克隆抗體,利用AKTA explorerl00進行監(jiān)測。首先取腹水,在4℃,12 000 r/min條件下離心30 min,以除去較大的凝塊,再用0.22μm的濾器過濾;用磷酸鹽緩沖液pH7.0(A液)流洗平衡柱子,流速為1 mL/min;取預處理過的腹水10mL,每次上樣700-800μL,流速為1mL/min;用上樣緩沖液進行流洗,10倍柱床體積,流速為1mL/min;隨后用0.02M,Ph4.0的檸檬酸緩沖液(B液)洗脫抗體,同時應用AKTA exp Iorerl00進行監(jiān)測,并用干凈的玻璃管收集,玻璃管內(nèi)事先加入計算好的1M pH 9.0的Tris—Hcl緩沖液使pH值至7.0,以防洗脫下來的蛋白變性;當洗脫峰回到基線后,繼續(xù)用上樣緩沖液平衡5-10倍柱床體積,流速仍為1 mL/min。

1.9 腹水效價的測定

用1μg/mL的β-酪蛋白包被 ELISA酶標板,用ELISA方法檢測未純化及純化腹水的抗體效價。以陽性值與陰性值的比值大于2.0的最大抗體稀釋倍數(shù)定為抗體效價。

1.10 單抗親和力的測定

采用非競爭性間接ELISA方法來測定抗體親和力 ,抗原β-酪蛋白的包被濃度分別為 3、2、1.5、1、0.5、0.25、0μg/mL,100μL/孔 ,4℃過夜 ,每孔加入 100 μL 0.1M NH4Cl封閉液,將單抗從4 000倍開始倍比稀釋,在同一個坐標系內(nèi),以抗體濃度(mol/L)的對數(shù)值為橫坐標,以其相對應的吸光度值為縱坐標,做出反應曲線,找出各條曲線的ODmax和50%ODmax所對應的抗體濃度。根據(jù)公式計算出該株單抗的親和常數(shù)[6]。

注:n為每組中兩個包被濃度的倍數(shù),[Ab‘]t和[Ab]t分別為每組中兩個50%ODmax所對應的抗體濃度。

2 結(jié)果

2.1 陽性雜交瘤的篩選與克隆

融合5-6天后計算融合率,本次試驗融合率為71.9%。利用間接ELISA和有限稀釋法篩選陽性雜交瘤細胞,經(jīng)過3-4次亞克隆后,獲得了一株能夠穩(wěn)定分泌β-酪蛋白單克隆抗體的細胞株,將其命名為4H1。

2.2 單抗亞類鑒定

經(jīng)小鼠單抗亞類鑒定試劑盒鑒定,雜交瘤細胞株4H1分泌的抗體亞類為IgG2a。

2.3 蛋白A層析柱純化腹水

利用Protein A親和層析法純化腹水,利用AKTA explorerl00進行監(jiān)測,結(jié)果顯示雜蛋白峰值很高,只有一個目的蛋白峰,目的蛋白與雜蛋白得到很好的分離,結(jié)果如圖2.1所示。

2.4 腹水純化的SDS-PAGE鑒定

經(jīng)SDS-PAGE電泳后結(jié)果如圖2.2所示,20倍稀釋的未純化腹水SDS-PAGE結(jié)果為多條帶,同樣倍數(shù)稀釋的純化后的腹水IgG2a只有兩條帶,分別為IgG2a的重鏈(50 KD)和輕鏈(26 KD),證明蛋白A層析柱純化效果較好。

2.5 單抗親和力的測定

經(jīng)A蛋白層析柱純化后的腹水效價為2.56×106,采用非競爭間接ELISA方法測定單克隆抗體的親和力,其親和常數(shù)為5.29×108mol/L,結(jié)果如圖2.3。

3 討論

3.1 免疫方法

圖2.1 腹水純化的蛋白A層析圖

圖2.2 腹水純化SDS-PAGE圖

圖2.3 單抗親和力

生產(chǎn)單克隆抗體的常規(guī)免疫方法是腹腔注射免疫原,免疫劑量為每只小鼠100μg,每隔2周免疫一次,經(jīng)2-3次免疫后取小鼠脾細胞與骨髓瘤細胞融合,常規(guī)免疫方法的缺點是免疫劑量大、免疫周期長。本試驗采用足墊免疫,免疫劑量為每只小鼠50 μg,免疫間隔為1周,與常規(guī)免疫相比足墊免疫有兩個優(yōu)勢[7]:一是免疫劑量小,尤其是對價格昂貴的免疫原來說這一優(yōu)勢更加明顯;二是免疫周期短,縮短了β-casein單克隆抗體的生產(chǎn)周期。

3.2 影響細胞融合的關鍵因素

影響細胞融合的因素有很多,但最關鍵的因素是SP2/0骨髓瘤細胞的狀態(tài)、PEG的作用時間與PEG分子量的大小。首先,要選擇生長狀態(tài)良好且處于對數(shù)生長期的SP2/0骨髓瘤細胞;其次,PEG的作用時間不要超過2分鐘,并且PEG的分子量不要太大,一般為 PEG1000-1500,PEG分子量越大,對細胞的毒害作用越大。而且盡量縮短PEG的作用時間也是為了減小PEG對細胞的毒害作用。此外,融合時的水浴溫度一般為38-39℃,離心機的轉(zhuǎn)速為800-1 000 r/min,這些都是影響此本次試驗融合率(71.9%)的因素。

3.3 單克隆抗體的純化

采用雜交瘤技術生產(chǎn)的小鼠單克隆抗體免疫球蛋白的類型有 IgG1、IgG2a、IgG2b、IgG3、IgA和 IgM。一般初次免疫應答主要是誘導產(chǎn)生IgM分子,對抗原的結(jié)合力低,為低親和性抗體,而再次免疫應答后主要產(chǎn)生高親和性抗體IgG類分子,本試驗經(jīng)過多次免疫后得到高親和性IgG2a型抗體。目前,單克隆抗體的純化方法有很多,如辛酸—硫酸銨法[8]、離子交換層析[9]、親和層析[10]、疏水層析、凝膠過濾法及高壓液相層析法等。本試驗采用A蛋白層析柱純化單克隆抗體,純化后單抗腹水抗體效價達2.56×106,純化效果較好。

[1]吳茹怡.牛奶摻假物檢驗方法研究[J].大眾科技,2005,83(9):91.

[2]SteǜPhanie Muller-Renaud,Didier Dupont,Philippe Dulieu,et al.Quantification of○-Casein in Milk and Cheese Using an Optical Immunosensor[J].Food Chemical,2004,52:659.

[3]李宏梁,焦茜楠,黃峻榕,等.酪蛋白沉淀檢測方法及其在牛乳經(jīng)濟摻假鑒定中的應用[J].食品科技,2008,33(12):262.

[4]張東送,龐廣昌,高法國,等.毛細管電泳在牛乳中酪蛋白含量測定及摻假檢測方面的應用[J].食品發(fā)酵工業(yè),2005,31(1):130.

[5]盧蓉蓉,孫 震,許時嬰,等.乳鐵蛋白的免疫化學分析法-酶聯(lián)免疫吸附測定法[J].食品科學,2002,23(4):102.

[6]李春媛.三聚氰胺單克隆抗體制備及其在ELISA檢測中的應用[D].吉林大學,2009,(08).

[7]Yu Zhou,Yuan-Yuan Zhang,Qing-Feng Shen,et al.Development of a novel antibody probe useful for domoic acid detection[J].Biosensors and Bioelectronics,2009,24:3159.

[8]周 玉,李巖松,潘鳳光,等.小鼠腹水IgG類單克隆抗體純化方法的研究[J].黑龍江畜牧獸醫(yī),2006,10:14.

[9]G.Corthier,E.Boschetti,J.Charley-Poulain.Improvedmethod for IgGpurification from various animal species by ion exchange chromatography[J].Journalof Immunological Methods,1984,66(1):75.

[10]周華蕾,呂茂民,王 娜,等.應用A蛋白親和層析法純化單克隆抗體[J].生物技術通報,2005,5:72.