基因工程重组人干扰素.doc

根据来源、基因序列和氨基酸组成分类I 型干扰素： IFNα、IFNβ、IFN τ、IFN ω来源：白细胞、成纤维细胞、病毒感染的组织细胞等功能：抗病毒感染、抗肿瘤生长免疫调节(较弱）其中IFN-α为多基因产物，有23种以上的亚型。

II 型干扰素：干扰素γ（IFN )来源：活化的T细胞和NK细胞产生功能：免疫调节➢提高单核巨噬细胞、树突状细胞的抗原提呈能力➢增强Tc细胞和NK细胞的杀伤活性➢抑制TH2细胞形成，下调体液免疫应答➢趋化作用➢抗病毒和抗肿瘤作用（次要）2. 根据动物来源确定分类，例如人干扰素（HuIFN），小鼠干扰素（MuIFN）。

免疫调节作用表现在对宿主免疫细胞活性的影响，如对巨噬细胞、T细胞、B细胞和NK细胞等均有一定作用。

●对巨噬细胞的作用：IFNγ可使巨噬细胞表面MHCⅡ类分子的表达增加，增强其抗原递呈能力；此外还能增强巨噬细胞表面表达Fc受体，促进巨噬细胞吞噬免疫复合物、抗体包被的病原体和肿瘤细胞。

●对淋巴细胞的作用：干扰素对淋巴细胞的作用较为复杂，可受剂量和时间等因素的影响而产生不同的效应。

在抗原致敏之前使用大剂量干扰素或将干扰素与抗原同时投入会产生明显的免疫抑制作用；而低剂量干扰素或在抗原致敏之后加入干扰素则能产生免疫增强的效果。

在适宜的条件下，IFNγ对B细胞和CD8+T细胞的分化有促进作用，但不能促进其增殖。

IFNγ能增强TH1细胞的活性，增强细胞免疫功能；但对TH2细胞的增殖有抑制作用，因此抑制体液免疫功能。

IFNγ不仅抑制TH2细胞产生IL-4，而且抑制IL-4对B细胞的作用，特别是抑制B细胞生成IgE。

●对其它细胞的作用：IFNγ对其他细胞也有广泛影响：①刺激中性粒细胞，增强其吞噬能力；②活化NK细胞，增强其细胞毒作用；③使某些正常不表达MHCⅡ类分子的细胞（如血管内皮细胞、某些上皮细胞和结缔组织细胞）表达MHCⅡ类分子，发挥抗原递呈作用；④使静脉内皮细胞对中性粒细胞的粘附能力更强，且可分化为高内皮静脉，吸引循环的淋巴细胞。

二重组干扰素的临床应用●广谱抗病毒活性（rhuIFNα）慢性乙型、丙型、丁型肝炎；疱疹、病毒性角膜炎。

●直接抗肿瘤活性（rhuIFNα）毛细胞和慢性髓样白血病、 Kaposi肉瘤、非霍奇金淋巴瘤。

●免疫调节活性——治疗慢性肉芽肿瘤（rhuIFNγ）●多发性硬化症 rhuIFNβ对已知基因序列的干扰素 , 基因文库的调用可以用其序列 3' 端和5' 端部分事先用同位素标记过的序列作为探针 , 通过杂交的方法进行调用。

由于干扰素基因的种属特异性不是很大 ,| 可以用人的干扰素基因为同源探针 , 从鼠基因文库中调出相应的干扰素基因 , 其方法将在下文 1 中提到。

| 对于扰素基因的取用 , 不仅可以使用构建基因文库的方法 , 对已了解其氨基酸或核昔酸割成的干扰素也可以用化学合成的方法先合成其编码的 DNA 序列 , 再对其进行表达。

化学合 | 成方法包括固相合成法及液相合成法两大类。

与利用基因文库的方法相比 , 化学合成法比较 | 复杂 , 由于每加入一个核昔酸就会有一定比例的错误掺入、基因重叠、基因缺失等情况 , 并且在 l 整个合成过程中这种错误不断积累 , 因此该方法适合比较短的基因 , 而对长的基因则有目的产 | 物含量低、产物纯化困难的缺点。

但它也有优点 , 如可根据研究的需要对一些氨基酸进行定点 | 突变 , 或根据宿主菌的特性 , 在不改变其氨基酸组成的情况下使用宿主的偏爱密码子 , 以提高 | 产物的产量。

|对于不同亚型的干扰素 , 由于同源性较高 , 可以用相同的引物从诱导的小鼠细胞系中提取mRNA 混合物进行反转录和扩增 , 然后用亚型特异性探针对 CDNA 混合物进行 Southern 印迹 , 这样便可将序列上相差较小的同种、不同亚型的干扰素基因进行分离 , 为生产高纯度的单一干扰素提供了方法O三、表达方法随着对干扰素研究的深入 , 人们了解到鼠干扰素的抗病毒活性主要位于氨基酸序列上的10~40 位、 78~107 位、 123~166 位的 A 、 B 、 C 区 , 尤其是位于 78 和 79 位的氨基酸对抗病毒 | 活性十分重要。

而人 IFNt1 的121~136 位对抗病毒活性作用较大 , 人 IFN 子的 N 端 10 个集 | 基酸也是保持其活性所必需的。

对干扰素结构的了解为更好地构建基因表达奠定了基础。

干 | 扰素最初是用其外源序列进行表达的 , 但近年来的研究表明嵌合表达的干扰素往往优于单一干扰素 , 因此出现了较多的嵌合表达形式 , 并取得了较好的效果。

1.IFN- α的表达家蚕作为一种用于表达外源基因的宿主有易于养殖、生产周期短、夕阳基因表达量高的优点 , 同时由于家蚕为真核生物 , 能对表达产物自行进行糖基化修饰 , 产生有生物活性的蛋白 , 并且在产物提取的过程中只要将家蚕进行匀浆 , 再进行抽提即可 , 操作上十分方便 , 因此 , 它在基因工程领域内被广泛应用。

下面便以人IFN, α的生产为例介绍家蚕表达体系在干扰素生产中的应用。

用家蚕核型多角病毒 BIIINPV 体外感染的家蚕传代细胞株 BM-N 通过噬菌斑法纯化得到 BmNPV 的τ3 亚型。

利用从感染脂肪体 mRNA 制得的 CDNA 为探针 , 对其多角蛋白序列进行检验 , 其中 10.5kb 的EcoR I 片段及 3.9 灿的 HindE 片段可与探针杂交 , 将 10.5 灿的EcoR I 片段克隆到 pBR322 中 , 产生质粒 pBmE360 对其用 HindE切 , 得到 3.9kb 片段 , 其中 | 含有多角蛋白全部序列 ( 图 123中为黑色框架 ), 将该片段插入 pUC9 的 HindE 位点 , 产生质 | 粒p9H18 。

将 p9H18 用 EcoR I 切后于 50U BAL31 外切核酸酶缓冲液中23 ℃水浴 10min, 更 | 掐锺油油菲如 n 入 07 倍他烈的。

气 mnlAd EDTA 终止反应。

将截短的 p9H18 片段用 Hind E i切 , 并通过琼脂糖凝胶电泳分离 2.7kb 的 Hind 皿平头末端片段 , 将其插入 pUC9 即p9B310的 Hind HI-Sma I 位点 O 另外 , 将 pBmE36 的 3.1 峙的 HindE 片段连接到 pUC8 上 , 得到质粒 p8H225, 用 EcoR I 及 Aat E 切 , 得含有多角蛋白基因下游 3.1kb 基因的 3.5kb 片段 , 将其连接到p9H18 的 4.7kb 的 EcoR IAat E 片段上 , 产生杂交质粒 p89B310, 它在启动子下游含有多聚接头 (EcoR I 、 BamH ISma I 、 Sal I 、 Pst I 位点 ) 。

将从基因文库中用 183bp 探针调出的在 ATG 后含有 Sma I 位点 ( 即有序列 CCCGGGATG) 的 IFNm α J 基因片段连接到 p89B310 上 , 便构建成质粒 pIFN2B310 。

将 pIFN2B310 与病毒基因组 DNA 便可共转染 BM- N 细胞系或家蚕幼体 , 其具体操作如下 : 向 2.5mL 含有 0.25molACaCl2 、 10 μ g BmNPV DNA 及 65 μ g pIFN2B310 的溶液中加含 0.28II1014NaCl 、 0.7mmoi/L Na2C03 、 0.7IIIII1014Na2HP04 、 50mmol/L EfEPE (pH 7.1) 的缓冲液 , 进行沉淀。

取 0.45ml 沉淀加至 4.5mi 含 3 × 106 个细胞的培养液中 ,12h 后换液一次 , 再培养 4d, 即可得到重组病毒 BmIFN2B310 。

用两个噬菌斑单位的病毒感染 3 × 106 个 BM-N 细胞或用 50 μ L3 ×105 个噬菌斑单位的病毒溶液注人家蚕幼体 , 培养 24h 后收集培养液便可得到干扰素。

2.IFN- 目的表达将人 IFN-R 基因 HimdE 片段插人载体 pSV2-dhfr中 SV40 晚期启动子 PL 下游的 Pvu E 位点。

用此重组质粒与带有黄瞟岭磷酸核糖转移酶 (XGPRT) 基因的质粒 pSU--gpt 共转染次黄瞟岭磷酸核糖转移酶 (HGPRT) 基因缺陷小鼠的骨髓瘤 (sp24) 细胞 O 经过霉盼酸及氨基喋岭培养基筛选 , 便可得到表达人 IFN-R 。

具体操作步骤如下 : 将含有人 IFN-p 基因的重组质粒 pBV-92 用 EcoR I 及 Hind E 酶切 , 分别作为探针模板及插入片段 , 同时用 PvuII 切载体 pSVZdhfr 质粒 , 使其线性化后将外源基因插入。

将次黄瞟岭磷酸核糖转移酶基因缺陷的 sp2/0 细胞在含有 10% 小牛血清、 10% 青链霉素的 DLfEM 培养基中传 3~4 代后在小空斑瓶中培养 24h, 成半悬浮状 ,400r/ 勺 1in 离心 5min 将细胞沉积加入新鲜培养基 , 再培养 2~4h 。

转染液中含目的基因pSVHIF 和标记基因 pSVZgpt( 比值为 10:1), 其中 DNA 浓度为 20 μg/IIIlo 在 2IIIol/L CaCl263 阵、 10mmolATris-HCl (pH 7.1)428 μL 中缓缓加入 2 × HeBs 液 (EEPES50mmol 只 L 、 NaCl280mmolA 、Na2HP040.75mmolA 、 0.75IIlII1014 Na2HP04,pH 7.1) 约 500 μ L,加入 sp2/0 细胞培养物中 , 轻轻摇匀 37 ℃孵育 8h 。

再更换为含有黄瞟岭 250 μ g/mL 、次黄瞟岭 15 μ g/mL 、胸昔 10 μ g/mL 、氨基蝶岭。

-2 μ g/mL 、霉盼酸 25 问 /mL 的 DhEM 培养基 ,37 ℃cq 孵箱中选择性培养。

一周后更换为含 250 μ g/mL 黄瞟岭的 D; 旧M 培养基 , 继续培养 2 周以上 , 检查 IFN-P 活性。

3.IFN- γ的表达以鼠干扰素 MuIFN- γ为例 ( 图 12-3) 。

用含人IFN- γ编码区基因的探针与噬菌体γMG9 构建的鼠 M600 基因组 DNA 文库在 20% 甲酷胶中进行低严格性的杂交 , 膜用 0.3molANaCl 、0.03II1014 拧棱酸纳及 0.1%NaEbS04 在室温洗涤两次。

将结合的噬菌体用噬菌斑法纯化 , 提取 DNA 后 , 用多种限制性内切酶切 , 以1% 葡聚糖凝胶电泳纯化后与人 CDNA 探针杂交 , 将γ MG9 中与探针可以杂交的 10.5kb 的 BamH I 片段亚克隆到 pBR322 的 BaIIIH I 位点 , 产生质粒 pMG10.5 。