本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域,具體而言,涉及檢測結(jié)核分枝桿菌感染的抗原多肽池及其應(yīng)用。
背景技術(shù):
結(jié)核病是主要經(jīng)呼吸道傳播的、嚴重危害我國和全世界的重要傳染病之一。據(jù)世界衛(wèi)生組織,全世界有17-20億的結(jié)核分枝桿菌感染者,每年至少200萬人死于本病(謝建平,結(jié)核分枝桿菌功能基因組研究的方法學(xué),微生物通報.2001.28(5):92-97)。因此,準確篩檢感染者的方法在結(jié)核病的防治甚至最終的消滅中扮演極其重要的作用。
現(xiàn)有的診斷技術(shù)對結(jié)核分枝桿菌感染者的診斷非常難。近幾十年來,臨床上采用結(jié)核菌素試驗(tst)來診斷結(jié)核分枝桿菌感染者。但tst活性成份是純蛋白衍生物(purifiedproteinderivativeoftubercμlin,ppd),是結(jié)核分枝桿菌培養(yǎng)上清液的粗提物,含有200多種成分,與卡介苗(bacilluscalmette-guerin,bcg)接種和環(huán)境分枝桿菌感染存在交叉反應(yīng)。tst檢測結(jié)果可被現(xiàn)在臨床廣泛使用的疫苗—卡介苗免疫所干擾[p.andersen,etal.lancet356(2000)1099-1104.]。從1921年及明卡介苗到現(xiàn)在為止,全世界已有35億人接種卡介苗。因此tst對感染者的診斷價值受到很大的影響,導(dǎo)致tst診斷的準確性較低,因此,無法根據(jù)其結(jié)果判斷是否真正存在結(jié)核分枝桿菌感染。
對結(jié)核病病人的診斷技術(shù)中,痰涂片抗酸染色或痰菌培養(yǎng),培養(yǎng)困難,耗時較長;肺部x射線檢查肺部病理改變,也僅在具有典型的臨床癥狀后才能診斷;其他血清學(xué)診斷方法和分子診斷方法缺乏特異性,假陽性率較高。有關(guān)研究人員指出,不同診斷性檢查方法的敏感性和特異性如下:分支桿菌培養(yǎng)(分別為73%和100%);pcr(分別為42%和100%);胸部x線(分別為67%~77%和66%~76%);結(jié)核菌素試驗(分別為94%和20%);血清學(xué)(分別為33%和87%)。由此可見,現(xiàn)有的結(jié)核分支桿菌檢測方法的敏感性和特異性無法同時達到最優(yōu)。
結(jié)核分枝桿菌感染人體后,首先會被人體的免疫系統(tǒng)識別,激活機體的t細胞免疫應(yīng)答,分泌產(chǎn)生γ干擾素(ifn-γ),后者發(fā)揮抗結(jié)核感染作用。部分t細胞轉(zhuǎn)化為免疫記憶細胞,當(dāng)再次與結(jié)核分枝桿菌相遇后,會再次分泌產(chǎn)生ifn-γ,發(fā)揮抗結(jié)核感染作用??乖禺惖拇碳ぎa(chǎn)生ifn-γ及其產(chǎn)生量與機體是否感染或發(fā)病密切相關(guān)。因此,如果采用結(jié)核分枝桿菌特異的抗原在體外刺激感染者和患者的t細胞,可誘導(dǎo)這些t細胞產(chǎn)生高水平的結(jié)核分枝桿菌特異的ifn-γ,而非結(jié)核分枝桿菌感染者或非結(jié)核病患者產(chǎn)生的ifn-γ的量與未用抗原刺激產(chǎn)生的量相近,從而實現(xiàn)診斷的目的。由此可見,尋找并發(fā)現(xiàn)結(jié)核分枝桿菌特異性抗原,對發(fā)展新一代的診斷試劑具有重要價值和意義。
1996年,stover等通過減數(shù)雜交的方法確定了bcg在體外傳代過程中丟失的域,定義為缺失區(qū)(regionofdifference,rd),rd區(qū)域存在于結(jié)核分枝桿菌中,而在bcg和大多數(shù)環(huán)境分枝桿菌中缺失[程渝,李茂全.結(jié)核分枝桿菌的實驗室診斷進展.國外醫(yī)學(xué)臨床生物化學(xué)和檢驗學(xué)分冊.2002;23(6):342-343.]。其中,rd1區(qū)域編碼的早期分抗原靶6kd(earlysecretingantigentarget6kd,esat-6)和培養(yǎng)濾液蛋白10kd(cμltufiltrateprotein10kd,cfp-10)是兩種小分子量分泌蛋白,它們是t細胞最主要的抗原之一,可以誘導(dǎo)較強的細胞免疫反應(yīng)。
對于兒童或者免疫低下樣本,有文獻報道,僅以esat-6和cfp-10或其多肽作為刺激原,其靈敏度約為73.5%-88.9%(孫琳,elispot檢測技術(shù)在兒童結(jié)核病診斷中的應(yīng)用,標記免疫分析與臨床.2008.6:349-353;鐘華清,干擾素-γ釋放試驗在兒童結(jié)核感染中的應(yīng)用價值,檢驗醫(yī)學(xué).2016.3:176-179;李海,應(yīng)用酶聯(lián)免疫斑點法快速診斷兒童結(jié)核分枝桿菌感染的研究,中國婦幼保健,2012.11:1703-1706;)。對于一些特殊樣本,如兒童、免疫低下及新近感染樣本,esat-6和cfp-10多肽及衍生物試劑盒結(jié)核分枝桿菌樣本檢出依然不高,出現(xiàn)假陰性,不能滿足臨床需求。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有檢測方法對于一些特殊樣本,如兒童、免疫低下及新近感染結(jié)核分枝桿菌樣本的檢出率不足,本發(fā)明的目的在于提供一種檢測結(jié)核分枝桿菌感染的抗原多肽池,該特異性抗原多肽池特異性刺激結(jié)核分枝桿菌感染的新鮮全血能特異性的分泌ifn-γ,增加檢測靈敏度。
一種檢測結(jié)核分枝桿菌感染的抗原多肽池,該抗原多肽池包括含有氨基酸序列如seqidno.1~seqidno.28中所示的任八條多肽及任八條以上多肽的組合。
如上所述的抗原多肽池,優(yōu)選地,所述多肽是人工合成的或是天然分離的。
如上所述的抗原多肽池,優(yōu)選地,所述抗原多肽池還包括esat-6和cfp-10。
如上所述的抗原多肽池,優(yōu)選地,所述esat-6的氨基酸序列如seqidno.29所示,所述cfp-10的氨基酸序列如seqidno.30所示。
如上所述的抗原多肽池,優(yōu)選地,所述抗原多肽池還包括esat-6-cfp-10。
如上所述的抗原多肽池,優(yōu)選地,所述esat-6-cfp-10的氨基酸序列如seqidno.31所示。
如上所述的抗原多肽池,優(yōu)選地,該抗原多肽池包括與所述seqidno.1~seqidno.28中任一所示序列具有85%同源性的多肽。
一種檢測結(jié)核分枝桿菌感染的試劑盒,該試劑盒包括如上所述的抗原多肽池。
一種檢測結(jié)核分枝桿菌感染的試劑盒,優(yōu)選地,該試劑盒還包括ifn-γ的檢測試劑。
如上所述的檢測結(jié)核分枝桿菌感染的抗原多肽池的應(yīng)用,采用所述抗原多肽池作為刺激劑刺激全血,檢測產(chǎn)生的ifn-γ。
采用本發(fā)明提供的抗原多肽池與ifn-γ的特異性抗原蛋白(esat6和cfp10,esat6-cfp10),用于檢測結(jié)核分枝桿菌感染后的全血樣本,具有以下特點:
(1)免疫低下樣本陽性檢出率高,靈敏度高。針對現(xiàn)有檢測方法對于一些特殊樣本,如兒童、免疫低下及新近感染樣本或潛伏感染者的檢出不足,本發(fā)明提供用于敏感性和特異性高的結(jié)核分支桿菌感染的抗原多肽池,該多肽池合并esat-6和cfp-10可實現(xiàn)對結(jié)核病病人或早期感染者或潛伏感染者(未出現(xiàn)結(jié)核病病癥)的快速、特異的檢測,在阻斷結(jié)核病的傳播和流行,以及對結(jié)核病的控制具有重大意義。
(2)檢測用時短,操作方便,診斷快速。與傳統(tǒng)結(jié)核分枝桿菌檢測相比,利用本發(fā)明提供的多肽池合并ifn-γ的特異性抗原蛋白檢測用時短,診斷快速。傳統(tǒng)結(jié)核分枝桿菌培養(yǎng)診斷需時間1-2月,tst檢測需要3天,本發(fā)明全部檢測時間在1-2天內(nèi)可完成。
(3)對感染結(jié)核分支桿菌能進行早期檢測。由于結(jié)核分支桿菌一旦感染人體,首先就被機體的免疫系統(tǒng)所識別,激活體液和細胞免疫應(yīng)答,發(fā)病時間在感染后1-2個月,因此,利用本發(fā)明提供的多肽池合并全血ifn-γ的特異性抗原蛋白的細胞免疫學(xué)檢測方法即可快速做出診斷,診斷出樣本是否感染結(jié)核分枝桿菌。而現(xiàn)有的技術(shù)中,x光片診斷只有在感染者肺部出現(xiàn)明顯的病理改變后才可做出診斷,這通常需要很長的時間??乖贵w檢測也只有在疾病癥狀處于活動期的情況下檢測,但環(huán)境中分枝桿菌廣泛存在,其與結(jié)核分支桿菌的共同抗原,可干擾實驗的診斷結(jié)果??梢?,本發(fā)明對結(jié)核分枝桿菌新近感染或免疫低下者的早期檢測有重要意義,對結(jié)核病的控制和消滅具有積極的意義。
本發(fā)明還提供了一種新的可用于結(jié)核分枝桿菌感染檢測的檢測試劑,實驗證明,本發(fā)明可直接利用外周血進行抗原刺激,無需分離外周血單個核細胞,實驗數(shù)據(jù)顯示用于結(jié)核分枝桿菌感染檢測具有較高的靈敏度和特異性,有效避免假陰性,且操作簡便,成本較低,具有較高的臨床應(yīng)用價值。
具體實施方式
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的,發(fā)明人根據(jù)計算機軟件進行多肽預(yù)測,綜合優(yōu)選合適的多肽,通過大量試驗研究驗證,最終獲得氨基酸序列如seqidno.1~seqidno.28所示的多肽,其中這些多肽的篩選研究是通過如下技術(shù)手段確定:
1、單多肽刺激有效性篩選:將初步篩得的多肽配制成一定濃度的多肽溶液,刺激新鮮全血,用γ干擾素檢測試劑盒檢測其是否感染結(jié)核分枝桿菌,選擇對陽性樣本有刺激效果,且對陰性樣本無非特異性刺激的多肽。
2、多肽組合刺激效果:將篩選到有效的多肽隨機8-20個配制成混合多肽溶液,刺激新鮮全血,37℃孵育20±4小時,離心收集上清,將上清加入人ifn-γ檢測試劑盒(酶聯(lián)免疫法)中進行檢測,選擇對陽性樣本有刺激效果,且對陰性樣本無非特異性刺激的混合多肽,確定能組合有效的混合多肽序列。
3、合并esat-6和cfp-10刺激效果:將篩選的有效混合多肽溶液合并esat-6和cfp-10配制成刺激劑溶液,刺激新鮮全血,37℃孵育20±4小時,離心收集上清,將上清加入人ifn-γ檢測試劑盒(酶聯(lián)免疫法)中進行檢測,選擇對陽性樣本有刺激效果,且對陰性樣本無非特異性刺激的混合多肽,確定能組合有效的混合多肽序列。
4、合并esat-6-cfp-10刺激效果:將篩選的有效混合多肽溶液合并esat-6-cfp-10配制成刺激劑溶液,刺激新鮮全血,37℃孵育20±4小時,離心收集上清,將上清加入人ifn-γ檢測試劑盒(酶聯(lián)免疫法)中進行檢測,選擇對陽性樣本有刺激效果,且對陰性樣本無非特異性刺激的混合多肽,確定能組合有效的混合多肽序列。
本發(fā)明中篩選的多肽為致病結(jié)核分枝桿菌的特異性蛋白質(zhì)包括:rv3615(seqidno.1~seqidno.7)、rv3873(seqidno.8~seqno.13)、rv3878(seqidno.14~seqidno.20)、rv3879c(seqidno.21~seqidno.25)、tb7.7(seqidno.26~seqidno.28),這些蛋白質(zhì)均能特異性刺激結(jié)核分枝桿菌感染的病人新鮮全血特異性的分泌ifn-γ。篩選這些蛋白質(zhì)中能針對cd8+淋巴細胞的結(jié)合位點的多肽,通過反復(fù)的臨床驗證實驗,這些多肽合并esat-6和cfp-10能提高檢測靈敏度,該合并刺激劑可特異性作用于結(jié)核分枝桿菌感染樣本的全血中的淋巴細胞表位,通過檢測全血中釋放的細胞因子ifn-γ,從而間接地反應(yīng)機體是否感染過結(jié)核分枝桿菌。該方法提高結(jié)核分枝桿菌感染樣本的檢出率,特別是新近感染樣本、兒童、免疫低下感染結(jié)核分枝桿菌樣本的檢出靈敏度,有效避免現(xiàn)有檢測技術(shù)中易出現(xiàn)的漏檢、錯檢問題。
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明,但是本發(fā)明的保護范圍并不限于這些實施例。凡是不背離本發(fā)明構(gòu)思的改變或等同替代均包括在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法是按常規(guī)實驗方法;試驗試劑如無特別說明均為市售購買產(chǎn)品。
實施例1單多肽刺激有效性篩選
本發(fā)明的多肽,其氨基酸序列如seqidno.1~seqidno.28所示,這些可通過人工合成的或是天然分離,本實施例及以下實施例中用的多肽是通過人工合成的。
seqidno.1:algsslhtagvdla
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seqidno.28:ravaeshgvaavlf。
將制備的多肽用無菌低內(nèi)毒素(內(nèi)毒素應(yīng)小于2.5eu/μg)pbs溶解到濃度為250μg/ml。
取10例臨床確診結(jié)核癥狀人群的新鮮血樣,10例無結(jié)核癥狀健康人群的新鮮血樣,(下同),用已上市的γ干擾素檢測試劑盒(武漢海吉力生物科技有限公司)檢測其是否感染結(jié)核分枝桿菌。同時取多肽溶液20μl于無菌培養(yǎng)管中(多肽的終濃度為100μg/ml),每管加入1ml新鮮采集全血,混合均勻后于37℃烘箱20±4小時,混合血液后,6000rpm離心1min,取上清用γ干擾素檢測試劑盒檢測。
結(jié)果表明,本發(fā)明所設(shè)計的序列如seqidno.1~seqidno.28所示的多肽的對陽性樣本有刺激效果,且對陰性樣本均無非特異性刺激。
實施例2合并刺激效果
將任取8條多肽溶液合并esat-6和cfp-10配制成刺激劑溶液(esat-6和cfp-10由大腸桿菌基因工程菌重組表達獲得,esat-6序列為seqidno.29:mteqqwnfagieaaasaiqgnvtsihslldegkqsltklaaawggsgseayqgvqqkwdatatelnnalqnlartiseagqamastegnvtgmfa;cfp-10序列為seqidno.30:maemktdaatlaqeagnferisgdlktqidqvestagslqgqwrgaagtaaqaavvrfqeaankqkqeldeistnirqagvqysradeeqqqalssqmgf,本實施例中僅列舉部分多肽的實驗結(jié)果,編號為刺激劑1~刺激劑4(刺激劑1:seqidno.1~seqidno.8+esat-6+cfp-10;刺激劑2:seqidno.8~seqidno.15+esat-6+cfp-10;刺激劑3:seqidno.13~seqidno.20+esat-6+cfp-10;刺激劑4:seqidno.21~seqidno.28+esat-6+cfp-10;),取結(jié)核分枝桿菌感染的陽性和未感染的陰性樣本進行試驗。
取同實施例1中的20例全血樣本,用γ干擾素檢測試劑盒檢測其是否感染結(jié)核分枝桿菌。同時取刺激劑1~刺激劑4各20μl于無菌培養(yǎng)管中(各多肽的終濃度為100μg/ml),每管加入1ml新鮮采集全血,混合均勻后于37℃烘箱20±4小時,混合血液后,6000rpm離心1min,取上清用γ干擾素檢測試劑盒檢測。檢測方法同實施例1,檢測結(jié)果見表1。其中,市售試劑盒為武漢海吉力生物科技有限公司的結(jié)核分枝桿菌特異性細胞免疫反應(yīng)檢測試劑盒(酶聯(lián)免疫法),下同。
表1.混合多肽合并esat-6和cfp-10刺激結(jié)果統(tǒng)計
結(jié)果說明本發(fā)明制備的多肽池結(jié)合esat-6和cfp-10用于檢測結(jié)核分枝桿菌感染的全血,提高了檢測靈敏度,有效避免現(xiàn)有技術(shù)檢測的假陰性和漏檢。
實施例3合并刺激效果
將任取8條多肽溶液合并esat-6-cfp-10(esat-6-cfp-10由大腸桿菌基因工程菌重組表達獲得,esat-6-cfp-10序列為seqidno.31:mteqqwnfagieaaasaiqgnvtsihslldegkqsltklaaawggsgseayqgvqqkwdatatelnnalqnlartiseagqamastegnvtgmfanvamaemktdaatlaqeagnferisgdlktqidqvestagslqgqwrgaagtaaqaavvrfqeaankqkqeldeistnirqagvqysradeeqqqalssqmgf,配制成刺激劑溶液,編號為刺激劑5~刺激劑8(刺激劑5:seqidno.1~seqidno.8+esat-6-cfp-10;刺激劑6:seqidno.8~seqidno.15+esat-6-cfp-10;刺激劑7:seqidno.13~seqidno.20+esat-6-cfp-10;刺激劑8:seqidno.21~seqidno.28+esat-6-cfp-10),取結(jié)核分枝桿菌感染的陽性和未感染的陰性樣本進行試驗,配制成刺激劑溶液,取同實施例1中的20例全血樣本,用γ干擾素檢測試劑盒檢測其是否感染結(jié)核分枝桿菌。同時取刺激劑5~刺激劑8各20μl于無菌培養(yǎng)管中(各多肽的終濃度為100μg/ml),每管加入1ml新鮮采集全血,混合均勻后于37℃烘箱20±4小時,混合血液后,6000rpm離心1min,取上清用γ干擾素檢測試劑盒檢測。檢測方法同實施例1,檢測結(jié)果見表2。
表2.混合多肽合并esat-6-cfp-10刺激結(jié)果
結(jié)果說明本發(fā)明制備的多肽池結(jié)合esat-6-cfp-10用于檢測結(jié)核分枝桿菌感染的全血,提高了檢測靈敏度,有效避免現(xiàn)有技術(shù)檢測的假陰性和漏檢。
實施例4合并混合多肽檢測靈敏度和特異性
樣本:取20例臨床確診結(jié)核癥狀人群的新鮮血樣,20例無結(jié)核癥狀健康人群的新鮮血樣。
采集上述樣本的全血樣本,分別用刺激劑9(esat-6(10μg/ml)和cfp-10(10μg/ml)+混合多肽(seqidno.13~seqidno.20,各5μg/ml))、刺激劑10(esat-6-cfp-10(10μg/ml)+混合多肽(seqidno.13~seqidno.20,各100μg/ml))、刺激劑11(esat-6(10μg/ml)和cfp-10(10μg/ml))、刺激劑12(esat-6-cfp-10(10μg/ml))和刺激劑13(市售試劑盒:武漢海吉力生物科技有限公司的結(jié)核分枝桿菌特異性細胞免疫反應(yīng)檢測試劑盒(酶聯(lián)免疫法))各20μl于無菌培養(yǎng)管中,每管加入1ml新鮮采集全血刺激,混合均勻后于37℃烘箱20±4小時,混合血液后,6000rpm離心1min,取上清用γ干擾素檢測試劑盒檢測。檢測方法同實施例2,結(jié)果見表3。
表3合并混合多肽靈敏度和特異性檢測結(jié)果統(tǒng)計
結(jié)果說明本發(fā)明制備的多肽池結(jié)合esat-6和cfp-10或esat-6-cfp-10用于檢測結(jié)核分枝桿菌感染的全血,其檢測靈敏度可達95%,靈敏度和特異性較強,有效避免現(xiàn)有技術(shù)檢測的假陰性和漏檢,提高了檢出率。
實施例5本發(fā)明的靈敏度和特異性檢測
樣本:取100例臨床確診結(jié)核癥狀人群的新鮮血樣,其中65歲年齡及以上樣本34例,6歲以下年齡樣本數(shù)18例,hiv樣本40例,男55例,女45例。50例無結(jié)核癥狀健康人群的新鮮血樣,其中65歲年齡及以上樣本19例,6歲以下年齡樣本數(shù)9例,hiv樣本22例,男30例,女20例。
采集上述樣本的全血樣本,分別用刺激劑(esat-6(10μg/ml)和cfp-10(10μg/ml)+混合多肽(seqidno.16~seqidno.23,各100μg/ml))和市售試劑盒(武漢海吉力生物科技有限公司的結(jié)核分枝桿菌特異性細胞免疫反應(yīng)檢測試劑盒(酶聯(lián)免疫法))刺激劑各20μl于無菌培養(yǎng)管中,每管加入1ml新鮮采集全血刺激,混合均勻后于37℃烘箱20±4小時,混合血液后,6000rpm離心1min,取上清用結(jié)核感染t細胞檢測試劑盒進行檢測,市售試劑盒按其說明書進行操作。檢測結(jié)果見表4和表5。
表4.結(jié)核分枝桿菌感染樣本的酶聯(lián)免疫法檢測結(jié)果統(tǒng)計
表5.健康樣本的酶聯(lián)免疫法檢測結(jié)果統(tǒng)計
結(jié)果說明本發(fā)明制備的多肽池結(jié)合esat-6和cfp-10及其衍生物可提高對一些特殊樣本,如兒童、免疫低下及新近感染樣本檢出率,靈敏度和特異性較強,有效避免現(xiàn)有技術(shù)檢測的假陰性和漏檢。本發(fā)明對結(jié)核分枝桿菌新近感染或免疫低下者的早期檢測有重要意義,對結(jié)核病的控制和消滅具有積極的意義。
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<110>武漢海吉力生物科技有限公司
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leumetserglnleuileglulysprovalalaproserval
1510
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serleuprogluilealaalaasnhisilethrglnalaval
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metglnalathralaglnalaalaalatyrthrglnalamet
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