恩拉霉素人工抗原的合成與鑒定

葉健強(qiáng) 余華 康潤(rùn)敏

摘要：建立酶聯(lián)免疫方法以檢測(cè)食品中恩拉霉素的殘留，采用戊二醛法，偶聯(lián)半抗原恩拉霉素（Er）和載體牛血清白蛋白（BSA）或卵清白蛋白（OVA），制備人工免疫抗原和人工包被抗原，分別為Er-BSA和Er-OVA。經(jīng)紫外光譜鑒定，在紫外270～280 nm波長(zhǎng)處得到Er-BSA和Er-OVA特征性偶聯(lián)吸收峰。試驗(yàn)結(jié)果表明人工合成的2個(gè)人工抗原均偶聯(lián)成功。人工免疫抗原和人工包被抗原的偶聯(lián)比均達(dá)到26∶1，為進(jìn)一步制備抗血清和酶聯(lián)檢測(cè)方法的建立奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：恩拉霉素;抗原合成;戊二醛法

中圖分類號(hào)：S859.79+6? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）07-0092-04

Abstract： In order to establish an enzyme-linked immunosorbent assay （ELISA） for examing residual Enramycin （Er） in food. The antibody with high titer and specificity must be firstly prepared. So it was necessary for antibody production to conjugate the hapten （Er） with a carrier protein to synthesize immunogent（antigen）. Enramycin was coupled with carrier protein bovine serum albumin （BSA） to obtain immunogent （Er-BSA） by glutaraldehyde （GA） method and with ovalnumin （OVA） to obtain coating antigen（Er-OVA） by GA respectively. The successful linkage of Er-BSA and Er-OVA were identified by UV spectrophotometry. The UV spectral characterization demonstrated that Er-BSA and Er-OVA were successfully synthesized at 270～280 nm. The coupling ratios between Er and BSA or OVA were determined to be 26∶1， respectively.

Key words： Enramycin; synthesis of antigen; glutaraldehyde method

恩拉霉素（Enramycin，Er）又名恩霉素，是日本武田藥品研究所于1966年由土壤中分離出來(lái)的放線菌（Streptomyces fungicidious No. B5477）經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的一種由不飽和脂肪酸和十二種氨基酸結(jié)合而成的多肽類（Polypepide）抗生素[1-4]，其主要成分是恩拉霉素A：C107H138N26O31C12 R=CH3和恩拉霉素B：C108H140N26O31C12 R=C2H5OH，其結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖1。該藥因具有很強(qiáng)的抗G+菌的作用，化學(xué)性能穩(wěn)定，能促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)和提高飼料效率，且不易產(chǎn)生耐藥性，與其他抗生素亦無(wú)交叉耐藥，無(wú)致突、致畸、致癌作用且適口性好等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已成為最具發(fā)展前景的獸用抗生素添加劑。但目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)有關(guān)Er酶免疫檢測(cè)技術(shù)的報(bào)道[3-6]，僅日本厚生省對(duì)該項(xiàng)殘留物質(zhì)有畜、水產(chǎn)性食品常規(guī)檢測(cè)技術(shù)報(bào)道[7]。因此建立Er殘留物的免疫學(xué)檢測(cè)方法非常必要，制備出特異性強(qiáng)、效價(jià)高的Er抗體非常關(guān)鍵，但是Er分子量小，不具免疫原性，只有與大分子載體蛋白偶聯(lián)成為完全抗原后才能刺激動(dòng)物機(jī)體發(fā)生特異性免疫反應(yīng)。為此，本研究采用戊二醛法合成人工抗原，并用紫外光譜法（UV）鑒定抗原，為下一步制備抗Er多克隆抗體、單克隆抗體及檢測(cè)試劑盒奠定了基礎(chǔ)，以期為Er殘留檢測(cè)方法的建立提供研究材料。

1? 材料與方法

1.1? ?材料與儀器

恩拉霉素（純度≥98%，由“進(jìn)出口動(dòng)物產(chǎn)品恩拉霉素藥殘檢測(cè)技術(shù)研究”課題組純化，簡(jiǎn)稱Er）;牛血清白蛋白（bovine albumin，BSA）、卵清蛋白（ovalbumin，OVA）、弗氏完全佐劑（Freund's complete adjuvant，F(xiàn)CA）、弗氏不完全佐劑（Freund's incomplete adjuvant，F(xiàn)IA）、透析袋（截留分子量：14 000 Da）均購(gòu)于Sigma公司;戊二醛、1，4-二氧六環(huán)、Na2HPO4·12H2O、NaH2PO4、Na2CO3、乙二胺四乙酸二鈉（EDTA），以上化學(xué)試劑均為分析純;去離子水;UV2501-PC型紫外掃描儀;BS124S型電子天平;BS100S型分析天平;ULT1386-3-V38型低溫冰箱;DCD-172K型常規(guī)冰箱;Freeze 6型冷凍干燥機(jī);DF-101S型智能集熱式恒溫加熱磁力攪拌器。

1.2? 方法

1.2.1? 恩拉霉素-BSA免疫抗原的合成? 采用戊二醛法（glutaraldehyde，GA）[7]合成恩拉霉素人工免疫抗原，其原理見(jiàn)圖2。

1.2.2? 試劑配制? 磷酸鹽緩沖溶液（PBS）：稱取71.64 g Na2HPO4·2H2O和31.21 g NaH2PO4分別配制成0.20 mol/L的1 000 mL兩種PBS溶液;戊二醛溶液：將其配成濃度為0.25%的100 mL戊二醛溶液;透析袋洗滌液：配制含碳酸鈉10 g/L及EDTA 1 mol/L的堿性EDTA透析袋洗滌液。

1.2.3? 抗原合成? 將PBS配成pH=7.20的磷酸鹽緩沖溶液100 mL于三角瓶中;稱取Er 20 mg于100 mL錐形瓶中，稱取BSA 20 mg于5號(hào)試管中。向試管中加配好的PBS溶液約3 mL，將BSA完全溶解后轉(zhuǎn)移到Er的錐形瓶中，再用PBS洗滌試管，將BSA完全移入錐形瓶，共用PBS溶液10 mL。向錐形瓶中加入1，4-二氧六環(huán)10 mL，混勻。將磁力攪拌子放入錐形瓶后把錐形瓶放在一個(gè)含少量水的大燒杯中，再將燒杯置于25 ℃水浴，開(kāi)啟攪拌器。約5 min后，向反應(yīng)器內(nèi)逐滴加0.25%戊二醛溶液5 mL。滴加完畢后仍保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，反應(yīng)4 h。

1.2.4? 透析、干燥和保存? 裁取長(zhǎng)約20 cm的透析袋（分子截留量14 000 Da），將其置于堿性EDTA中煮沸30 min后用去離子水洗凈。取100 cm長(zhǎng)的棉線一根，用其一端將透析袋的一端扎緊。取15 cm的三角漏斗一個(gè)，將其下部插于透析袋的未封口端，將上一步所得反應(yīng)物經(jīng)由漏斗口轉(zhuǎn)移至透析帶內(nèi)。轉(zhuǎn)移完畢，利用棉線的另一端將透析袋封口。以一個(gè)小鑷子為梁將裝好的透析袋懸于盛有適量去離子水的大燒杯中（燒杯內(nèi)的水能完全浸沒(méi)透析袋內(nèi)的液體）。將該裝置放在4 ℃的冰箱內(nèi)透析72 h，每天換水2次。將透析袋內(nèi)液體轉(zhuǎn)入20 cm平皿中，并用橡皮筋將薄膜固定封口。用鑷子的尖端在平整緊繃的薄膜表面扎出若干小孔，-20 ℃下冷凍干燥2 d。將凍干的絮狀產(chǎn)物分為兩部分：一部分于4 ℃下保存供測(cè)試用，一部分于-20 ℃分裝保存供免疫用。

1.2.5? Er-OVA包被抗原的合成? 包被抗原的制備與合成方法基本與免疫抗原制備方法相同，僅將所用的BSA連接蛋白置換成OVA，制備成Er-OVA包被抗原，合成路線見(jiàn)圖3。該抗原合成后可為免疫動(dòng)物抗血清效價(jià)的檢測(cè)和ELISA檢測(cè)方法的建立奠定基礎(chǔ)。

1.2.6? 紫外吸收光譜法鑒定? 配制 BSA、OVA、Er 標(biāo)準(zhǔn)溶液， 將BSA、OVA、Er、Er-BSA、Er-OVA進(jìn)行適當(dāng)比例稀釋，使物質(zhì)最大吸光度不超過(guò)4.0，以PBS為參比溶液，在200～400 nm范圍內(nèi)進(jìn)行紫外掃描，分別記錄吸收峰并根據(jù)最大吸收峰是否發(fā)生偏移，判斷完全抗原合成成功與否[8-11]。

1.2.7? 抗原蛋白質(zhì)量濃度的測(cè)定? 偶聯(lián)物的絕對(duì)含量通常以蛋白質(zhì)的相對(duì)質(zhì)量濃度來(lái)表示（即每1 mL偶聯(lián)物溶液中含蛋白質(zhì)多少毫克），所以可通過(guò)測(cè)定偶聯(lián)物中蛋白質(zhì)的相對(duì)含量（mg/mL）來(lái)測(cè)定偶聯(lián)物濃度[12]。于紫外光譜波長(zhǎng)280 nm和260 nm處檢測(cè)抗原蛋白的吸光度（OD值），通過(guò)公式（1）計(jì)算抗原蛋白相對(duì)濃度（mg/mL）[13]。根據(jù)蛋白質(zhì)量濃度推算大白兔免疫劑量，進(jìn)行抗血清（抗體，Ab）制備，為ELISA快速檢測(cè)試劑盒的構(gòu)建提供素材。

蛋白質(zhì)量濃度（mg/mL）=（1.45×OD280 nm-0.74×OD260 nm）×稀釋倍數(shù)? ?（1）

1.2.8? 抗原偶聯(lián)比計(jì)算? 用紫外分光光度法測(cè)定恩拉霉素人工抗原分子偶聯(lián)比。分別配制質(zhì)量濃度2.5 mg/mL的BSA免疫抗原、2.0 mg/mL的OVA包被抗原工作液，進(jìn)行紫外全波長(zhǎng)掃描，利用214 nm和278 nm處OD值通過(guò)公式計(jì)算得出偶聯(lián)比（即Lambert-Beer定律計(jì)算偶聯(lián)比）[14]。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 人工抗原的紫外光譜鑒定

采用UV2501-PC型紫外掃描儀對(duì)Er、BSA、OVA和2種制備抗原進(jìn)行紫外全波段掃描，波長(zhǎng)范圍200～400 nm。結(jié)果得出，Er標(biāo)準(zhǔn)品紫外最大吸收波長(zhǎng)為279 nm，BSA紫外最大吸收波長(zhǎng)為278 nm。當(dāng)Er與BSA偶聯(lián)形成免疫抗原后，其紫外最大吸收波長(zhǎng)偏移至Er和BSA特征峰之間，提示本次合成得到了Er與BSA偶聯(lián)的免疫抗原Er-BSA（圖4）。而從圖5可以看出，Er和OVA偶聯(lián)產(chǎn)物的紫外全波段掃描曲線較之于反應(yīng)物OVA，峰形變緩，278 nm的最大吸收峰稍向左移，形狀更接近于Er，初步說(shuō)明偶聯(lián)成功。此外，此次所得Er-OVA產(chǎn)物曲線較之之前的Er-BSA曲線稍有波動(dòng)，可能與反應(yīng)物純度有關(guān)，BSA的純度達(dá)到了98%，而OVA純度不到90%。

2.2? 抗原偶聯(lián)比

利用表1、圖4和圖5的數(shù)據(jù)，根據(jù)公式（2）分別計(jì)算得到Er-BSA的免疫抗原偶聯(lián)比為26.04∶1，Er-OVA的包被抗原偶聯(lián)比為26.07∶1。

3? 小結(jié)與討論

3.1? 抗原合成方法

對(duì)半抗原而言，人工抗原的合成和改造是免疫檢測(cè)研究的第一步，能否成功合成全抗原是非常重要的。另外，作為一個(gè)完全抗原必須同時(shí)具備T細(xì)胞和B細(xì)胞表位。小分子物質(zhì)由于分子太小一般難以同時(shí)擁有2個(gè)表位，必須將其連接到一些大分子蛋白載體以形成偶聯(lián)物，借助大分子T細(xì)胞表位間接誘導(dǎo)B細(xì)胞激活、分化增殖，產(chǎn)生針對(duì)半抗原的特異性抗體[15，16]。在人工抗原的合成中，要注意盡量保留人工抗原中原有半抗原的原始立體構(gòu)象和電子分布特征，半抗原分子越少，越應(yīng)注意保留其特征基團(tuán)不被改變[17]。Er是低分子多肽類化合物，是僅具反應(yīng)原性而不具免疫原性的半抗原，其結(jié)構(gòu)中氨基和酚基均可作為偶聯(lián)基團(tuán)，但以往的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，酚基偶聯(lián)的效果不佳，故選用氨基為偶聯(lián)基團(tuán)。因此，在不改變半抗原特征性結(jié)構(gòu)的前提下，采用戊二醛法同時(shí)合成免疫原和包被原，期望制備出特異性強(qiáng)、選擇性好、對(duì)間隔臂親和性低的抗體[16];同時(shí)，由于戊二醛帶有2個(gè)活性基團(tuán)的雙功能連接劑，借助其兩端的醛基將載體和半抗原的氨基連接在一起，可較重氮化法UV吸收峰不易重疊。

試驗(yàn)通過(guò)偶聯(lián)劑戊二醛將載體蛋白氨基與半抗原Er分子中D-Orn4和Cit-9上的氨基偶聯(lián)，整個(gè)偶聯(lián)反應(yīng)在PBS和二氧六環(huán)反應(yīng)條件下進(jìn)行，其中PBS具有穩(wěn)定反應(yīng)的pH，并為反應(yīng)提供水溶液環(huán)境，二氧六環(huán)既可調(diào)整反應(yīng)環(huán)境的極性條件，又能促進(jìn)醛基的反應(yīng)，最終獲得全抗原Er-BSA和Er-OVA，且通過(guò)紫外光掃描判斷偶聯(lián)成功。

3.2? 載體蛋白的選擇

已報(bào)道的載體主要有蛋白質(zhì)載體，如BSA、OVA、鑰孔血藍(lán)蛋白（KLH）、人血清蛋白（HSA）等;多聚鈦，如多聚賴氨酸、寡聚賴氨酸等;大分子聚合物，如羧甲基纖維素聚乙烯吡咯烷酮等。蛋白載體較為常用， 尤其是BSA分子中含有大量的賴氨酸，故有許多自由氨基存在， 且在不同pH和離子強(qiáng)度下能保持較大的溶解度，被有機(jī)溶劑（如吡啶、二甲基甲酰胺）溶解時(shí)其活性基團(tuán)仍呈可溶狀態(tài)。OVA的理化性質(zhì)不及BSA穩(wěn)定，其對(duì)交聯(lián)反應(yīng)的條件變化耐受性較差，但與BSA的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，交叉反應(yīng)程度卻很低，選用OVA在特異性試驗(yàn)中能很方便地去除針對(duì)BSA的抗體，降低試驗(yàn)中的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)對(duì)其他可選用的載體蛋白而言，OVA也廉價(jià)易得;故本試驗(yàn)制備免疫原和包被原分別用的是BSA和OVA[18-20]。

3.3? 抗原偶聯(lián)比

人工抗原質(zhì)量鑒定的一個(gè)最重要的方面是確認(rèn)半抗原與載體的連接和測(cè)定結(jié)合比，半抗原與載體偶聯(lián)時(shí)，連接過(guò)多的半抗原，并不意味著實(shí)際的免疫效果就一定好，結(jié)合物中半抗原分子數(shù)目太多或太少，誘發(fā)抗體的能力都很差。偶聯(lián)物的結(jié)合比是指偶聯(lián)物中半抗原與載體蛋白的分子個(gè)數(shù)之比，結(jié)合比適當(dāng)?shù)呐悸?lián)物作人工抗原，能夠獲得特異性強(qiáng)、效價(jià)高的抗血清。以BSA為載體的偶聯(lián)物，關(guān)于最佳偶聯(lián)比，不同研究者的結(jié)果有所不同，通常認(rèn)為半抗原分子與載體蛋白的偶聯(lián)比在5∶1～30∶1最佳[21]。試驗(yàn)通過(guò)對(duì)合成物的相關(guān)因素和相關(guān)條件進(jìn)行正交設(shè)計(jì)優(yōu)化后，結(jié)果符合推薦范圍。

3.4? 人工抗原的鑒定方法

小分子完全抗原鑒定的方法有很多，如IR、核磁共振碳譜（C13-NMR）、飛行時(shí)間質(zhì)譜法（MALDI-TOF-MS）和標(biāo)記抗原示蹤法等，IR和C13-NMR可準(zhǔn)確測(cè)定待測(cè)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)， 但上述方法試驗(yàn)操作費(fèi)時(shí)、步驟繁瑣、實(shí)驗(yàn)條件要求高、儀器設(shè)備購(gòu)買(mǎi)和使用成本高、同時(shí)對(duì)操作人員的相關(guān)知識(shí)結(jié)構(gòu)和操作經(jīng)驗(yàn)要求高[22，23]。一般合成初期采用物理學(xué)方法（如UV、SDS-PAGE電泳、紅外色譜等）進(jìn)行初步鑒定[24]，UV法可同時(shí)計(jì)算偶聯(lián)比， 且操作簡(jiǎn)單快捷， 被廣泛使用。本試驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)條件，生產(chǎn)實(shí)用性和推廣應(yīng)用等方面考慮， 選用UV作為鑒定人工抗原是否合成成功[25]。雖然理化方法檢驗(yàn)是必要的，但只有特異抗體的出現(xiàn)才是對(duì)全抗原及其合成步驟的最好檢驗(yàn)，可為Er的多克隆和單克隆抗體的研制、ELISA的建立提供技術(shù)基礎(chǔ)。

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