Настоящий протокол описывает биоинженерию везикул наружной мембраны как платформу вакцины "Plug-and-Display", включая производство, очистку, биоконъюгацию и характеристику.
Методическая статья
Настоящий протокол описывает биоинженерию везикул наружной мембраны как платформу вакцины "Plug-and-Display", включая производство, очистку, биоконъюгацию и характеристику.
Биомиметические наночастицы, полученные из бактерий или вирусов, привлекли значительный интерес к исследованиям и разработкам вакцин. Наружные мембранные везикулы (OMV) в основном секретируются грамотрицательными бактериями во время среднего роста, с наноразмерным диаметром и самоадъювантной активностью, которая может быть идеальной для доставки вакцины. OMV функционируют как многогранная система доставки белков, нуклеиновых кислот и малых молекул. Чтобы в полной мере использовать биологические характеристики OMV, биоинженерные OMV, полученные из Escherichia coli, были использованы в качестве носителя, а SARS-CoV-2 рецептор-связывающий домен (RBD) в качестве антигена для создания платформы вакцины «Plug-and-Display». Домены SpyCatcher (SC) и SpyTag (ST) в Streptococcus pyogenes применялись для сопряжения OMV и RBD. Ген cytolysin A (ClyA) транслировался с геном SC в виде белка слияния после трансфекции плазмиды, оставляя реактивный сайт на поверхности OMV. После смешивания RBD-ST в обычной буферной системе в течение ночи между OMV и RBD образовалось ковалентное связывание. Таким образом, была получена мультивалентная вакцина OMV. Заменяя их различными антигенами, платформа вакцин OMV может эффективно отображать различные гетерогенные антигены, тем самым потенциально быстро предотвращая эпидемии инфекционных заболеваний. Этот протокол описывает точный метод построения платформы вакцины OMV, включая производство, очистку, биоконъюгацию и характеристику.
В качестве потенциальной платформы вакцины везикулы наружной мембраны (OMV) привлекают все больше и больше внимания в последние годы 1,2. OMV, в основном секретируемые естественным образом грамотрицательными бактериями3, представляют собой сферические наноразмерные частицы, состоящие из липидного бислоя, обычно размером 20-300 нм4. OMV содержат различные родительские бактериальные компоненты, включая бактериальные антигены и патоген-ассоциированные молекулярные паттерны (PAMP), которые служат твердыми иммунными потенциаторами5. Используя свои уникальные компоненты, естественную структуру пузырьков и отличные участки модификации генной инженерии, OMV были разработаны для использования во многих биомедицинских областях, включая бактериальные вакцины6, адъюванты7, препараты иммунотерапии рака8, векторы доставки лекарств9 и антибактериальные адгезивы10.
Пандемия SARS-CoV-2, которая распространилась по всему миру с 2020 года, нанесла тяжелый урон глобальному обществу. Рецептор-связывающий домен (RBD) в спайковом белке (S-белок) может связываться с человеческим ангиотензинпревращающим ферментом 2 (ACE2), который затем опосредует проникновение вируса в клетку 11,12,13. Таким образом, RBD, по-видимому, является основной целью для открытия вакцин 14,15,16. Однако мономерный RBD плохо иммуногенен, а его малая молекулярная масса затрудняет распознавание иммунной системой, поэтому часто требуются адъюванты17.
С целью повышения иммуногенности RBD были построены OMV, отображающие поливалентные RBD. Существующие исследования с использованием OMV для отображения RBD обычно сплавляют RBD с OMV для экспрессии в бактериях18. Тем не менее, RBD является белком, полученным из вируса, и прокариотическая экспрессия, вероятно, влияет на его активность. Чтобы решить эту проблему, система SpyTag (ST)/SpyCatcher (SC), полученная из Streptococcus pyogenes, была использована для формирования ковалентного изопептида с OMV и RBD в обычной буферной системе19. Домен SC экспрессировали с помощью цитолизина А (ClyA) в виде белка слияния биоинженерной кишечной палочкой, а ST экспрессировали RBD через систему клеточной экспрессии HEK293F. OMV-SC и RBD-ST смешивали и инкубировали в течение ночи. После очистки ультрацентрифугированием или размерно-эксклюзионной хроматографией (SEC) получали OMV-RBD.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Плазмидная конструкция
2. Подготовка к OMV-SC
3. Подготовка RBD-ST
4. Биоконъюгация и очистка OMV-RBD
5. Характеристика
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Блок-схема для этого протокола показана на рисунке 1. Этот протокол может быть общим подходом к использованию OMV в качестве платформы вакцин; нужно только выбрать соответствующие системы экспрессии на основе типа антигенов.
На рисунке 2 приведена осуществимая схема проектирования плазмид. Ген SC связан с геном ClyA через гибкий линкер, в то время как ST соединяется с 5'-терминалом гена RBD с геном His-tag для очистки и верификации. В...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Для создания платформы вакцины против наночастиц «Plug-and-Display» SC-сплавленный ClyA был экспрессирован в штаммах BL21(DE3), который является одной из наиболее широко используемых моделей для производства рекомбинантного белка из-за его преимуществ в экспрессии белка24, так что на поверхности OMV во время процесса пролиферации бактерий будет достаточно фрагмента SC. В то же время был подготовлен ST-конденсированный антиген-мишень для химической связи между антигенами и OMV. Преимущества этой эк...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа была поддержана Ключевой программой Чунцинского фонда естественных наук (No. cstc2020jcyj-zdxmX0027) и проект Китайского национального фонда естественных наук (No 31670936, 82041045).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Ампициллин натрия | Sangon Biotech | A610028 | |
| Автоматизированный счетчик клеток | Countstar | BioTech | |
| BCA Набор для количественного определения белка | cwbio | cw0014s | |
| ChemiDoc Touching Imaging System | Bio-rad | ||
| Danamic Светорассеивание | Malvern | Zetasizer Nano S90 | |
| Аппарат для электрофореза | Cavoy | Power BV | |
| EZ-Buffers H 10X TBST Buffer | Sangon Biotech | C520009 | |
| Goat pAb для мыши IgG1 | Abcam | ab97240 | |
| Высокоскоростная замораживающая центрифуга | Bioridge | H2500R | |
| His-Tag мышь mAb | Клеточная сигнальная технология | 2366s | |
| Имидазол | Sangon Biotech | ||
| Изопропилбета-D-тиогалактопиранизид | Sangon Biotech | A600118 | |
| Ni-NTA His-Bind Superflow | Qiagen | 70691 | |
| Обезжиренное сухое молоко | Sangon Biotech | A600669 | |
| OPM-293 среда для культивирования клеток | Opm biosciences | 81075-001 | |
| pcDNA3.1 RBD-ST плазмида | Уханьский ген биологическая технология | ||
| фосфатный буфер физиологический раствор | ZSGB-bio | ZLI-9061 | |
| Полиэтиленимин, линейные | полинауки | 23966-1 | |
| предварительно окрашенный белок, лестница | Thermo | 26616 | |
| pThioHisA ClyA-SC, плазмида | Ухань, генная технология, биологическая технология | ||
| PVDF, Западные блоттинг-мембраны, | Рош | ||
| Настольные системы Quixstand (колонна из полых волокон 100 кД) | Загрузочный буфер GE для здравоохранения | ||
| SDS-PAGE (5x) | Beyotime | P0015 | |
| Sodium chloride | Sangon Biotech | A100241 | |
| Supersignal west pico PLUS (улучшенный раствор для хемилюминесценции) | Thermo | 34577 | |
| Подвесной инструмент | Life Technology | Микшер | |
| Просвечивающий электронный микроскоп | Hitachi | HT7800 | |
| Триптон | Оксоидный | LP0042B | |
| Ультрацентрифуга | Beckman Сошник | XPN-100 | |
| Ультрафиолетовый спектрофотометр | Hitachi | U-3900 | |
| Экстракт дрожжей | Sangon Biotech | A610961 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение