在免疫诊断产品的开发中,研发人员会发现,两种抗原联合使用,有时候会收获意想不到的效果。比如,原料A的灵敏度较好,但是特异性不尽人意,而原料B刚好相反。这时,原料A和原料B混合使用,调试用量比例后,则有可能获得理想的灵敏度与特异性。当然,原料混合使用这种做法并不常见。一方面,使用两种抗原可能会增加成本,另一方面,多一种抗原就是多一个变量,带给产品CV更大的挑战。
当然,也存在例外。在重组蛋白中,两种或多种蛋白联合表达,蛋白质形成聚合物,以一个整体用于诊断试剂,效果往往较出色!
下面,就以风疹病毒棘突蛋白(E1-E2)为例,现身说法,阐述其中缘由。
风疹病毒的发现及检测
在18世纪中叶,由风疹病毒引起的风疹首次被两名德国医生发现。起初,风疹被认为是一种儿童轻度传染疾病。1941年,澳大利亚的眼科医生Norman McAlister Gregg注意到,患有先天性白内障的婴儿也患有先天性心脏病。这些婴儿的大多数母亲在怀孕的头三个月就感染了风疹。他首次将风疹的发生与婴儿的遗传缺陷相关联。后来,其他科学家也观察到类似情况。
经过科学家多年的潜心研究,现在我们知道,如果怀孕的母亲在怀孕的前20周内感染风疹病毒,病毒会通过胎盘屏障,进而感染胎儿,可能导致流产。风疹感染最严重的影响是其先天性致畸性,包括失明、耳聋、先天性心脏病、智力低下和神经系统并发症,所有这些统称为统称先天性风疹综合症(Congenital rubella syndrome,CRS)。
据WHO统计,全世界每年有超过100000名先天性风疹综合症婴儿出生。
由于CRS的严重危害性,很多国家/地区出台相关政策,以图消除风疹病毒感染带来的影响。其中,孕前筛查就是预防工作的重要一环。
(2)WHO,《Manual for the laboratory diagnosis of measles and rubella virus infection》提出:大约50%的风疹病毒感染是亚临床,症状轻微,需要通过检测手段才能确认。急性期与恢复期双份血清特异性IgG的抗体滴度4倍升高,可确诊感染。特异性IgM检测最常用于判断近期感染。
(3)美国CDC,《Prevention of Measles, Rubella, Congenital Rubella Syndrome, and Mumps,2013: Summary Recommendations of the Advisory Committee on ImmunizationPractices (ACIP)》指出:收集血清的最佳时间点是在症状(发烧和出疹子)发作后第五天,特异性IgM的检测可以提供当前或最近的风疹病毒感染的推测证据。考虑IgM检测出现假阳性的风险,用特异性IgG亲和力检测作为辅助,判断近期感染或既往感染。
风疹病毒的蛋白质组学
概括讲,在风疹病毒体上E1与E2结合,以多聚体形式存在,两者在空间上有较紧密的联系。
图2:风疹病毒E1-E2多聚体微观结构
我们知道,同一个蛋白质,以单独形式存在和以聚合物形式存在,两种蛋白构象是有差异的。蛋白质的空间构象改变,会导致一部分抗原表位消失,同时也会产生一些新的抗原表位。E1和E2以单独形式存在时,其提供的抗原表位种类,肯定部分不同于E1-E2异二聚体。
风疹病毒的E1和E2以异二聚体的形式存在。在免疫应答中,E1-E2异二聚体是作为一个整体被抗原提呈细胞溶解、呈递,诱导产生特异性抗体。因为抗原表位差异,E1-E2异二聚体诱导所产生的抗体中,有部分是E1或E2单体所不能识别。
因抗原表位不同而带来的检测偏差,有可能影响临床判断,诸如IgM抗体检测、IgG抗体亲和力检测等。因此,在风疹病毒抗体检测中,使用E1-E2异二聚体最为包被原,最大程度提供正确的抗原表位,是非常有必要的。
此外,有研究表明,E1与E2蛋白诱导免疫应答产生IgG的时间不完全重合。如图3。因此,可同时使用E1和E2用于免疫诊断,提高检测的灵敏度。
风疹病毒的E1和E2蛋白是激发机体产生免疫应答的主要蛋白。在天然病毒体中,E1和E2相互作用以异二聚体的形式存在,共同诱导机体产生抗体。同一个蛋白质,以单独形式存在和以异二聚体形式存在,两种蛋白构象是有差异,提供的抗原表位也不同。因此,E1-E2异二聚体诱导所产生的抗体中,有部分是E1或E2单体所不能识别。此外,衣壳蛋白C因为与髓磷脂碱性蛋白的同源性,存在交叉反应的风险,因此较少用于临床诊断。
风疹病毒的抗体检测是孕前筛查、预防先天性风疹综合症的重要一环。因为风疹病毒核衣壳蛋白C与人体髓磷脂碱性蛋白存在同源性,因此在临床诊断中,天然全抗原或核衣壳蛋白C存在交叉反应的风险,并非理想选择。
E1和E2是刺激机体产生免疫应答的主要蛋白,因此是检测抗体的主要原料。如上所述,蛋白构象不同导致抗原表位差异。风疹病毒的E1和E2是以异二聚体形式存在,其刺激人体产生的抗体,可能部分不能与E1或E2单体特异性结合。而重组蛋白E1-E2异二聚体经表达系统修饰,可以最大限度还原蛋白构象,提供正确且丰富的抗原表位,确保检测结果的准确性。
E1-E2异二聚体用于检测试剂,可以有效加成E1和E2单体的特异性抗体。同时蛋白构象更加接近天然,是E1和E2单体所不具备。因此说,E1-E2异二聚体可以实现“1+1>2”的效果。
SERION 风疹病毒抗原(E1-E2)
维润赛润推出风疹病毒棘突蛋白(E1-E2),采用昆虫表达系统,以满足糖基化修饰要求。蛋白以E1-E2异二聚体的形式存在,接近天然状态的蛋白构象,提供正确且丰富的抗原表位,可有效提高检测试剂的性能!
参考文献:
[1] Laboratory Diagnosis of Rubella Infections.
[2] Diagnosis of rubella infection by detecting specific immunoglobulin M antibodies in saliva samples: a clinic-based study in Niterói, RJ, Brazil.
[3] Rubella: Diagnosis and Tests.
[4] Rubella infection: Advances and challenges in the diagnosis and prevention of Congenital Rubella Syndrome.
编辑:Steven | 校对:Harris | 责编:Hillson
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