过敏性疾病是人类重大疾病之一,发病率约占世界人口的30%~40%,而且正以每年大于1%的速度增加,其中以儿童患者的发病率上升最为明显。过敏性疾病的高发作频度常常给病人造成经济和精神负担,而且由于过敏性疾病多发生在年轻人群,因此对人类社会和经济的影响非常严重。目前特异性免疫治疗(即脱敏治疗)被认为是唯一一种过敏性疾病的对因治疗方法[1],这种治疗方法的主要机制是降低机体对过敏原的特异反应性,使机体向Th1方向发展。同时,IgE水平开始下降,而IgG的水平则继续上升。IgG无法与肥大细胞或者嗜碱性粒细胞结合,它在血液中可随时捕捉进入的变应原,从而保护了肥大细胞,阻断了临床症状的发生。脱敏治疗的机理比较复杂,有些机理还不清楚[2,3]。研究发现:脱敏治疗接种的过敏原剂量越大,脱敏的疗效越好。但是随着剂量的增大,过敏原本身诱导过敏反应发生率也会升高。脱敏治疗过程中,使用的过敏原的剂量增加过多,过快,会导致局部或者全身过敏反应,严重会导致死亡[4]。
目前在治疗过敏性疾病时,一般使用标准化过敏原疫苗,但这种疫苗具有一定的局限性:不同生产商生产的疫苗在成分方面差异很大,从而导致了其在过敏原特异性免疫治疗有效性方面和副作用方面的差异。另外,过敏原提取物中存在的其它过敏原还可能导致新的过敏产生[5-7]。运用重组DNA技术得到的重组过敏原蛋白,在结构和功能上与天然过敏原差异小,具有质量稳定,产量高和纯度高的优点,有许多重组过敏原疫苗已经处于临床试验中。但是,不论是标准化过敏原疫苗还是重组过敏原疫苗,在进行脱敏治疗时,都无法避免其本身介导的过敏反应[8]。
运用重组技术,通过定点突变,对过敏原进行改造,减少其致敏性,保留甚至增加其免疫原性, 就可以更大程度减少其副作用,增强疫苗活性[2]。这种改造后的过敏原疫苗被称为低致敏性过敏原疫苗。其基本思路是利用定点突变技术将重组过敏原进行点突变,降低改造后的过敏原IgE 的结合能力,同时保留T细胞表位,从而保留活化过敏原特异性CD4+ T细胞和诱导过敏原特异性IgG分子的能力。目前主要通过两个方法实现:(1)通过过敏原IgE结合表位之外的氨基酸位点点突变导致过敏原三维空间结构的改变,造成过敏原上IgE表位的结构异常,或者通过体外突变破坏半胱氨酸残基,从而破坏二硫键的结合;利用定点突变技术去除半胱氨酸残基的重组过敏原已被证实可用于过敏原免疫治疗。这种修饰的过敏原由于不具备二硫键,因此缺乏正常的Ⅲ级和Ⅳ级结构,IgE结合能力下降为原来的1/100,但保持了T细胞表位和免疫原性,可刺激T细胞诱导免疫偏离[2,8]。(2)是在IgE结合表位区域内进行点突变或者去除几个氨基酸,破坏抗原-抗体结合,从而达到抑制IgE识别过敏原的能力。这种方法只是改变IgE识别位点的结构,不影响过敏原的三级结构,从而将过敏原转化为低致敏性过敏原蛋白[2,8]。
蟑螂引起哮喘的报道可以追溯到上世纪六十年代,但直到近几年,蟑螂在哮喘发病中的作用才逐渐受到人们的关注。资料显示,美国哮喘患者中蟑螂过敏的发生率达到27.5~42%,欧洲为3.9~24.5%,非洲等热带地区为30~44.6%,在我国,北京、上海等大城市中儿童哮喘患者的蟑螂过敏率也高达27.8~43.8%。哮喘发病率的不断升高,在很大程度上与蟑螂污染加剧有关,蟑螂的唾液、蜕皮、分泌物、身体碎片、尸体碎屑、卵及粪便等均为强力致敏原,事实上蟑螂已经成为仅次于尘螨的第二大室内过敏源,但是还没有蟑螂过敏原脱敏疫苗用于临床[9]。目前在我国常见的蟑螂种类是美洲大蠊和德国小蠊,其中美洲大蠊主要过敏原蛋白已经被鉴定出来[10]。研究发现在美洲大蠊主要过敏原蛋白基因中,Per a 1和Per a 9是中国人群蟑螂过敏病人中的主要过敏原,而且Per a 9还是印度和泰国人群中主要过敏原蛋白[11,12],由此可知Per a 9是非常合适的重组过敏原疫苗候选分子。
在本课题中,采用生物学信息软件对Per a 9的T细胞表位和IgE结合表位进行预测,并人工合成候选表位多肽,再采用ELISA实验测定它们的Ig E结合活性。为后期通过Ig E结合表位点突变和构象改变突变获得低致敏过敏原Per a 9候选重组蛋白,并筛选出能保持抗原性, Ig E结合活性明显下降,表达体系能够稳定表达的突变体做好准备。
采用的研究手段:
1. 过敏原Per a 9 T细胞表位的预测
通过SVRMHC和SMM-Align等软件以及网上在线软件Propred,Multipred,SVMHC预测Per a 9 T细胞表位。综合多种预测方法,得到Per a 9 T细胞表位候选肽段。人工合成这些候选多肽。
2. 过敏原Per a 9 IgE结合表位的预测
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