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结核病(TB)是由结核分枝杆菌(Mtb)引起的一种慢性传染性疾病。目前全球有三分之一的世界人口已经感染了结核分枝杆菌,每年有900万新增结核病患者。艾滋病病毒(HIV)的共感染以及耐药性结核病的出现,加重了全球结核病的严峻形势。卡介苗(BCG)是目前唯一被批准用来预防结核病的疫苗,能够有效预防婴儿的散播性结核病,但对于儿童、青少年特别是成年人的肺结核预防效果欠佳,且BCG不能用于免疫感染HIV的婴儿。因此,亟待需要一种新型TB疫苗来替代BCG或加强BCG免疫效果。 以安全性高、成分明确著称的蛋白质亚单位疫苗是结核分枝杆菌候选疫苗的研究热点之一。蛋白质单位疫苗的主要缺陷是免疫原性不足,需要适当佐剂的辅助,以及合适的递送系统同时将抗原和佐剂递送至免疫系统。本论文首先构建、表达和纯化得到了结核分枝杆菌的融合抗原,即CFP10-TB10.4融合蛋白(CT)。然后,通过化学修饰的方法将不同的佐剂与CT共价结合起来,形成一种佐剂-抗原的新剂型,并考察了它们的免疫原性和药学性质。具体包括以下研究内容: (1)为扩大亚单位疫苗的抗原谱,我们将结核分枝杆菌的单个抗原蛋白CFP10和TB10.4进行融合表达,得到了CFP10-TB10.4融合抗原蛋白。首先,采用PCR的方法得到目的基因cfp10-tb10.4,经过双酶切回收目的片段后,连接到表达载体pET28a(+)上,得到重组质粒。然后,用IPTG诱导其中的阳性克隆,用SDS-PAGE电泳鉴定目的蛋白是否表达。最后,经过包涵体复性和阴离子交换柱纯化,得到高纯度的目的蛋白。 (2)通过化学修饰的方法,将壳聚糖和菊粉两种多糖佐剂与抗原蛋白CT共价结合,形成一种新型疫苗剂型。多糖作为一种线性大分子,可以用作抗原的递送系统。因此,该疫苗既可以发挥两种多糖的佐剂功能,又能够将抗原与佐剂同时递送至免疫系统。免疫学和药效学研究表明,这种亚单位疫苗能够显著增强机体的体液免疫和细胞免疫应答,延长了抗原与免疫系统的作用时间,并能够快速诱导产生抗原特异性抗体。 (3)为进一步考察递送系统和佐剂对亚单位疫苗的作用效果并模拟病原体对机体的入侵,我们选择多糖佐剂甘露聚糖(mannan)和TLR7激动剂洛索立宾(loxoribine),通过化学修饰的方法与抗原蛋白CT结合,形成集抗原、佐剂和递送系统于一体的新型亚单位疫苗。免疫学和药效学研究表明这种新型亚单位疫苗(CT-lox-man)能够诱导机体产生显著的体液免疫和细胞免疫应答,延长了抗原与免疫系统的作用时间,能够快速诱导产生抗原特异性抗体。而CT-lox对照组未能有效诱导产生显著的免疫应答,且循环半衰期较短;CT-man对照组的循环半衰期与CT-lox-man相当,但引起的免疫应答强度要弱于CT-lox-man实验组。这表明甘露聚糖在改善亚单位疫苗的药代动力学方面起着重要作用,可以作为递送系统使用,而洛索立宾会协同增加抗原蛋白的免疫原性。 本论文的研究结果表明,在结核分枝杆菌亚单位疫苗领域,采用化学修饰的方式将多种佐剂与抗原蛋白共价结合,可以显著增强机体对抗原的体液免疫和细胞免疫应答,并改善抗原蛋白的药学性质。本研究也为开发其它病原体相关的亚单位疫苗提供一种新思路和新策略。