2019年8月21日
这里提供了一种详细的方法,描述了用于疫苗开发中的自组装蛋白纳米颗粒(SDNA)的纯化、再折叠和表征。
自组装蛋白质纳米粒子(SAPN)可用于开发针对各种传染病的疫苗。我们在此描述的此方法可用于纯化、重新折叠和描述包含六螺旋束的 SAPN。这种纳米粒子可以呈现三叶酸抗原在原生样。
稍作修改,该方法可应用于其他创新的SAPN疫苗结构。此外,它可以很容易地转移到大规模生产临床试验。对于表达六螺旋束SAPN的收获大肠杆菌的解合,使用具有150瓦的声波输出的探针,用4秒的声波和6秒的休息,在冰上40毫升无伊米达佐尔缓冲液中对重新消耗的细菌颗粒进行5分钟的声波处理。
离心细胞分离产生澄清的上清液,然后将上清液转移到无菌的150毫升烧瓶中。然后,使用新鲜的无 imidazole 缓冲液将样品达到 100 毫升的最终体积。要分离感兴趣的蛋白质,请打开 FPLC 软件并单击"新方法"选项。
在"方法设置"菜单中,打开"列位置"下拉菜单并选择 C1 端口 3。在"按技术显示"下拉菜单中,选择"相关性"。在"列类型"下拉菜单中,选择"其他"、HisTrap HP 和 5 毫升。
"列音量"和"压力"框将自动设置为相应的值。单击"方法大纲",在关闭"相位库"菜单之前,从箭头旁边的"相位库"弹出式菜单中拖动"平衡和示例应用程序"按钮、三个"列洗涤"按钮和"删除"按钮。单击"平衡",将表中列出的值设置为初始缓冲区 B、4% 最终缓冲区 B、4% 和列卷(5)。
单击示例应用程序。在"示例加载"框中,单击"使用示例泵在列上注入示例"的单选按钮,并确认"使用方法设置中的流速"旁边的该框已签入"带系统泵的采样注入"框中。将"音量"框值更改为 100 毫升,以及要启用的分数收集方案。
从"方法设置"框中取消单击"使用分数大小"框,然后将分数大小更改为四毫升。单击第一个"列洗涤"按钮,将表中列出的值设置为初始缓冲区 B、4% 最终缓冲区 B、4% 和列卷 10。单击"分数集合方案启用"框,然后从方法设置中取消单击"使用分数大小"。
将分数大小更改为四毫升,然后单击第二个"列洗涤"按钮。将表中的值设置为初始缓冲区 B、0%最终缓冲区 B、0% 和列卷(5)。单击"分数集合方案启用"框,然后从方法设置中取消单击"使用分数大小"。
将分数大小更改为四毫升,然后单击第三个"列洗涤"按钮。将表中的值设置为初始缓冲区 B、0%最终缓冲区 B、0% 和列卷 10。单击"分数集合方案启用"按钮,然后从"方法设置"框中取消单击"使用分数大小"框。
然后,将分数大小更改为四毫升。单击"删除"按钮,右键单击表中的信息。在弹出式菜单中,单击"删除步骤",将等格渐变按钮拖动到表中两次,以便有两个条目。
将第一个条目的值设置为初始缓冲区 B、30%最终缓冲区 B、30% 和列卷 10。将第二个条目的值设置为初始缓冲区 B、100%最终缓冲区 B、100% 和列卷 10。单击"分数集合方案启用"按钮,然后单击"使用方法设置中的分数大小"框。
然后,单击"另存为"并命名文件纯化。将泵将 FPLC 的油管放入无 imidazole 洗涤缓冲液中,将泵 B 管放入 500 毫摩尔 imidazole 缓冲液中。将样品泵管放入 100 毫升样品中,然后运行净化程序。
当需要 60%异丙醇洗涤时,暂停程序,将泵 A 管从无 imidazole 洗涤器移入 60%异丙醇洗涤,然后重新启动程序。在洗涤结束时,再次暂停程序,将泵 A 油管返回到无洗涤缓冲液,然后重新启动净化程序。要评估纯化蛋白质的纯度,首先将流中的分数组合在一起,洗一个,洗两个,洗三步,用单独的50毫升锥形管清洗。
接下来,将每个样品管中的 15 微升与 15 微升 2X Laemli 缓冲液混合在单独的 0.5 毫升微离心管中,并在 95 摄氏度下将样品变性 10 分钟。在孵育结束时,在Tris-Glycine SDS-PAGE运行缓冲液中,使用三种无污渍四至二十%的预制聚丙烯酰胺凝胶,建立凝胶运行装置。将8微升分子量标记物加载到每个凝胶的第一口井,将30微升变性样品加载到其他孔中。
以 200 伏运行凝胶,直到染料前部击中凝胶底部,然后用去电化水短暂冲洗凝胶,然后立即使用无污渍成像系统进行成像。然后,确定含有正确大小的蛋白质带的分数,并汇集这些分数。对于六螺旋束SAPN再折叠,在10千达顿分子量切断透析盒中加入10至20毫升的池蛋白。
在室温下过夜,将8个摩尔尿素、20毫升三叶草、5%甘油和5毫摩尔TCEP中的盒式磁带进行。第二天早上,每两小时将透析缓冲液中的尿素浓度逐步降低两摩尔,以慢慢将尿素从样品上解光。当尿素浓度达到两个摩尔时,将透析装置移动到四摄氏度,将样品透析成120毫摩尔尿素、20毫摩尔三酯和5%甘油过夜,以完成重新折叠。
第二天早上,从盒式磁带上取出重新折叠的蛋白质,并通过0.22微米聚乙烯氟化物注射器过滤器过滤六螺旋束SAPN。为了测量六螺旋束 SAPN 的均粒大小,请将 45 个六螺旋束 SAPN 微升添加到一次性的 cuvette 中,并将 cuvette 放在 DLS 机器中。接下来,创建一个新的测量文件,并在 25 摄氏度下运行 120 毫升尿素、20 毫升 Tris 和 5%甘油缓冲液中的蛋白质预成标准操作程序。
然后,开始测量。每次运行将计算 Z 平均大小、PDI 和分布结果。机器将读取样品五次。
这种完全组装的六螺旋束SAPN建立在蛋白质序列之上,这些蛋白质序列预计将折叠成含有60个单体拷贝的粒子。总细胞酸盐使用5个镍柱通过FPLC纯化六螺旋束SAPN单体,证明该蛋白在150和500毫摩尔二维。色谱图还显示另外两个峰值为 185 和 210 毫升的总体积,分别对应于异丙醇洗涤和无 imidazole 洗涤。
重组蛋白的分数和纯度可以通过梯度SDS-PAGE凝胶识别,感兴趣的蛋白质主要位于分数68至79。西方的印迹分析与抗血和抗167D4抗体表明,池分数确实是感兴趣的蛋白质。印迹还展示了六螺旋束SAPN多选器的存在。
通过透析和颗粒大小分布,将含有感兴趣的蛋白质单体的样品折叠成完全组装的六螺旋束SAPN,由DLS和纳米颗粒跟踪分析确定。通过透射电子显微镜进行可视化,可以发现从两种粒子尺寸调整技术中获得的尺寸分布,形成良好的单个六螺旋束SAPN粒子。此协议中最重要的步骤是重新折叠六螺旋束 SAPN。
重新折叠缓冲液的正确 pH 和离子强度至关重要。在纯化过程中使用异丙醇洗涤,我们能够将污染LPS降低到非常低的水平。但是,LPS 可以进一步减少使用 Anion 交换列,如有必要。
该技术可轻松适应人类应用。细菌表达的SAPN已经扩大,用于即将到来的1/2a期疟疾临床试验。
本文详细介绍了一种用于疫苗开发的自组装蛋白纳米颗粒(SAPNs)的纯化、重折叠和表征方法。所描述的技术允许以类天然构象展示三聚体抗原。
Self-assembling protein nanoparticles (SAPNs) enable trimeric antigen presentation for vaccine development, addressing the need for structurally authentic immunogens in early discovery. The E. coli-based production system offers a scalable, cost-effective platform for generating vaccine candidates with reduced endotoxin contamination. This approach supports mechanistic de-risking by validating antigen conformation and purity before advancing to preclinical evaluation.
The method integrates into the vaccine discovery continuum from antigen design through lead identification, enabling iterative refinement of trimeric display systems.