日本血吸虫病抗体检测的荧光试纸条研发文献综述

 2023-09-11 11:09

文献综述

日本血吸虫病是一种分布广泛、危害严重的人畜共患寄生虫病,是世界卫生组织认定的分布范围最广、经水传播疾病(Water-borne diseases)感染率最高的寄生虫病[1],我国是日本血吸虫的主要流行区,主要分布在长江流域及其以南地区。血吸虫进入人和家畜体内后,首先会造成营养不良,身体免疫力下降,时间长了会导致肝胆病变,是导致黄疸与肝硬化的罪魁之一,造成人和家畜生殖能力下降,甚至不育,血吸虫重度感染还会造成人和家畜极高的发病率和死亡率,是严重危害人民群众身体健康和生命安全、影响经济社会发展的重大人畜共患病。家畜(特别是牛)是日本血吸虫的主要保虫宿主和感染者,其在血吸虫病的流行过程中起着重要的传播作用,因此,在血吸虫病的防治工作中,控制家畜感染源尤为重要,因而除了查治病人外,还必须对流行区的家畜进行查治[4]

日本血吸虫对于人类健康和畜牧业的发展有着极其重要的意义[2]。新中国成立后,经过多年的有效防治,我国的血吸虫病已得到有效控制,但近来,由于疫区省份频繁发生洪涝灾害, 导致一些地区血吸虫病疫情反弹回升, 钉螺扩散明显,人畜感染危险增加;病人数居高不下, 局部传播严重, 急性感染呈上升趋势;新疫区不断增加, 对此党和政府对血吸虫病防治工作提出了更高的目标和要求:2014年,国务院提出实施消除血吸虫病战略;2015年,全国达到血吸虫病传播控制标准;2017年,《“十三五”全国血吸虫病防治规划》出台,其中有一项要求加强卫生、农业等血吸虫病检测实验室网络建设,提高检测能力[3]

诊断是血吸虫病防治的核心。目前家畜日本血吸虫病的诊断方法主要是粪检法和ELISA法以及胶体金免疫层析法。粪检法费时费力,阳性漏检率极高,已不适合在现场广泛使用;ELISA法操作复杂,需要仪器设备,不适合在现场广泛使用;胶体金免疫层析法简便、快速、敏感、特异、无需特殊仪器等优点而适于疫区现场大规模筛查,但该检测方法侧重于定性检测,无法做到定量检测[5]。的确,免疫层析技术在动物疫病检测、食品检测、毒品检测等多方面发挥了重要的作用,已经成功应用于多种动物性病毒病、细菌病和寄生虫病及食品安全等的快速诊断,更为精准、科技、高效的标记示踪技术成为该领域的重要问题。但近年来免疫层析法结合便携式读取仪进行定量检测和选用新型荧光标记物成为人们研究的热点[6],荧光免疫层析技术是是基于抗原抗体特异性免疫反应的新型膜检测技术,它是结合了荧光检测高灵敏度和免疫层析检测特异性强、快速便捷等特点的一项新型免疫检测技术,既保留了传统胶体金试纸条的现场快速检测优点,又加入了荧光检测技术的高灵敏度特点, 成为提高免疫层析方法检测性能的主要途径之一,因此本实验的目的是研制出一种可以检测血吸虫病抗体的荧光试纸条,借助仪器,以达到定量检测的目标。

链球菌蛋白 G(Septococcal protein G,SPG)是链球菌A、C、G 群许多菌株细胞壁中存在的能与免疫球蛋白G结合的蛋白[7]

,链球菌蛋白G是链球菌表面的一种细胞壁蛋白,由近600 个氨基酸组成,其N-端部分为白蛋白结合域,C-端部分是IgG结合域和细胞壁结合域,能与多种动物(

兔、

大鼠、豚鼠、牛、猫、小鼠、鸟、羊)的IgG的Fc区发生结合,可避免妨碍抗原与抗体可变区的结合[8]。A、C、G群链球菌的细胞壁及培养上清液中均含有该蛋白,SPG与葡萄球菌蛋白A(SPA)的特性明显不同。SPG具有与抗体Fc端结合的特性,不会影响抗原与抗体的结合,与SPA相比,SPG与IgG的结合力更强,结合谱也更广[9]。SPG 的基因结构主要可分为四个部分,N 端信号肽区域、白蛋白结合区域、免疫球蛋白结合区域、以及包括 W区和 M区的C 端蛋白锚定区域,其抗体结合域包含三个高度同源的 Ig G 结合区(C1、C2、C3),分别被基因序列完全相同的 D1、D2 隔开[10]。有研究表明,SPG的C1和C2区只有2个氨基酸序列不同,C1和C3区有6个氨基酸序列不同,并且C3区与抗体IgG的结合能力相当于C1区的7倍[11]

红色荧光蛋白RFP(Red Fluorescent Protein,缩写为RFP)是从香菇珊瑚(Discosomasp sp.)中分离出的一种生物发光蛋白[11],是一个由约248个氨基酸组成的蛋白质,由DsRed基因编码,RFP的缺点是需要形成结构稳定的同源四聚体、且需要紫外光等特殊光源的激发才能发射出红色荧光,尤其是RFP 容易形成难溶性多聚体,对细胞有一定的毒性作用[12-13]。DsRed2是源于野生型DsRed的一种人工突变基因,该突变基因的表达产物RFP2[14],其蛋白结构与绿色荧光蛋白(GFP)相似,但是RFP2荧光强度比最好的绿色荧光蛋白(GFP)突变体更高、抗漂白能力也强于GFP,而且在自然光下就可以发射出红色荧光,发射的红色荧光穿透力较强、持续时间长[15]。它的检测容易且较方便,不需要任何处理,可肉眼观察,而且对细胞没有毒性,不会产生有毒物质,抗性强,高温强碱环境等不利条件下均可发挥作用,性质较稳定,是极具潜力的新的可视性报告基因[16]

基于以上内容,本研究运用基因工程的手段,将链球菌蛋白G基因的IgG结合片段进行重构,只保留蛋白G能与抗体IgG的Fc端特异性相结合的C3区,并连接上RFP,得到重组基因C3-RFP,并利用大肠杆菌原核表达系统,构建并表达纯化出重组蛋白C3-RFP,然后探讨该重组蛋白的荧光活性,与不同物种抗体IgG相结合的生物学活性,以及在寄生虫病诊断方面的应用,即荧光试纸条的研制,从而获得具有一定的研究意义和商业价值。

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