徐冬梅 李亞英 耿海波 李玉靜
摘 要:為建立呋喃西林代謝物氨基脲(semicarbazide,SEM)的免疫學(xué)檢測(cè)方法,采用碳化二亞胺法成功合成人工免疫抗原SEM-牛血清白蛋白(bovine serum albumen,BSA)(SEM-BSA),并用該抗原免疫BALB/c小鼠,采用聚乙二醇介導(dǎo)的細(xì)胞融合技術(shù)制備SEM的單克隆抗體(SEM mAb),采用辛酸-硫酸銨沉淀法純化單抗,并對(duì)其效價(jià)、敏感性、特異性和親和力等免疫學(xué)特性進(jìn)行鑒定。結(jié)果表明:成功制備SEM單克隆抗體SEM-3D9,抗體效價(jià)達(dá)到1∶5×106,敏感性半抑制質(zhì)量濃度為0.42 μg/L,亞型為IgG1,親和常數(shù)Ka=2.1×108 L/mol,與呋喃唑酮代謝物2-NP-3-氨基-2-惡唑酮、呋喃它酮代謝物2-NP-5-甲基嗎啉-3-氨基-2-唑烷基酮類(lèi)似物的交叉反應(yīng)率(cross reaction,CR)均小于0.01%,與呋喃妥因代謝物2-NP-1-氨基-2-乙內(nèi)酰的CR為0.016 8%,特異性良好。
關(guān)鍵詞:呋喃西林代謝物;氨基脲;細(xì)胞融合;單克隆抗體;免疫學(xué)特性
Abstract: In order to establish an immunological method for the detection of the furacillin metabolite semicarbazide (SEM), a conjugate of SEM with bovine serum albumin (BSA) was synthesized by the carbodiimide method and was used as an immunogen to immunize BALB/c mice for the preparation of a monoclonal antibody against SEM (SEM mAb) by polyethylene glycol (PEG)-mediated cell fusion. SEM mAb was purified by caprylic acid-ammonium sulfate precipitation. Finally, the immunological characteristics of the monoclonal antibody including titer, sensitivity, specificity and affinity were identified. The results showed that the monoclonal antibody SEM-3D9 was successfully prepared. The serum titer of immunized mice was 1:5 × 106, the sensitivity IC50 was 0.42 μg/L, and the antibody belonged to IgG1 subtype with an affinity constant Ka of 2.1 × 108 L/mol. Its cross-reaction rate with 2-NP-3-amino-2-oxazolidinone and 2-nitrophenyl-5-morpholine-methyl-3-amino-2-oxazolidinone analogues was less than 0.01%, and its cross-reaction rate with 2-nitrophenyl-1-aminohydantoin was 0.016 8%, indicating good specificity.
Keywords: furacillin metabolite; semicarbazide; cell fusion; monoclonal antibody; immunological characteristics
DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20191029-253
中圖分類(lèi)號(hào):TS251.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1001-8123(2020)03-0058-05
呋喃西林是一種硝基呋喃類(lèi)藥物,可抑制或殺滅多種革蘭氏菌以及某些真菌和原蟲(chóng),主要用于預(yù)防和治療腸道細(xì)菌感染,在畜牧、水產(chǎn)養(yǎng)殖中得到廣泛應(yīng)用[1],該類(lèi)藥物及其代謝物屬于硝基雜環(huán)類(lèi)化合物,具有細(xì)胞誘變性和動(dòng)物致癌毒性[2],已引起臨床高度重視,歐盟、日本和美國(guó)[3]等大部分國(guó)家和地區(qū)已禁止呋喃西林等4 種硝基呋喃類(lèi)藥物在肉類(lèi)食品中的殘留,我國(guó)在2002年也將該類(lèi)抗生素列為食源性動(dòng)物禁止使用藥物[4]。在4 種硝基呋喃類(lèi)藥物中,呋喃西林類(lèi)藥物殘留量最多[5],毒性也最大[6]。在畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中呋喃西林類(lèi)藥物中毒事件時(shí)有報(bào)道[7-8]。呋喃西林在動(dòng)物體內(nèi)會(huì)被迅速代謝[9],不易檢測(cè),其代謝產(chǎn)物氨基脲(semicarbazide,SEM)能與細(xì)胞內(nèi)蛋白長(zhǎng)期結(jié)合,存留較長(zhǎng)時(shí)間[10-12],因此,通常將其代謝產(chǎn)物作為呋喃西林類(lèi)藥物殘留檢測(cè)的標(biāo)識(shí)物[13]。
目前,呋喃西林代謝物的檢測(cè)方法主要有紫外分光光度法[14-15]、高效液相色譜(high performance liquid chromatography,HPLC)、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)等儀器方法,以及以酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)、膠體金免疫層析為主的免疫學(xué)分析方法[16-17]。傳統(tǒng)紫外分光光度法檢測(cè)靈敏度低,不能滿足微量代謝物檢測(cè)要求。HPLC、LC-MS等方法能隨時(shí)進(jìn)行精確檢測(cè)[18-19],靈敏、準(zhǔn)確,主要作為確證方法,目前已出臺(tái)多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),如GB/T 18932.24—2005《蜂蜜中呋喃它酮、呋喃西林、呋喃妥因和呋喃唑酮代謝物殘留量的測(cè)定方法 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法》規(guī)定了蜂蜜中呋喃西林代謝物殘留量的LC-MS/MS測(cè)定方法,SN/T 3648—2013《飼料中呋喃唑酮、呋喃妥因、呋喃它酮、呋喃西林含量的檢測(cè)方法 液相色譜法》規(guī)定了飼料中呋喃西林含量的HPLC檢測(cè)方法,GB/T 22987—2008《牛奶和奶粉中呋喃它酮、呋喃西林、呋喃妥因和呋喃唑酮代謝物殘留量的測(cè)定 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法》規(guī)定了牛乳和乳粉中呋喃西林代謝物殘留量的LC-MS/MS檢測(cè)方法,但該方法儀器設(shè)備昂貴、操作繁瑣、檢測(cè)成本高,不適合現(xiàn)場(chǎng)批量檢測(cè),嚴(yán)重影響了使用此方法進(jìn)行非法添加檢測(cè)的監(jiān)管和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。免疫學(xué)分析方法[20-21]具有快速、靈敏、準(zhǔn)確、方便、檢測(cè)成本低、分析容量大等優(yōu)點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)批量快速定性及定量分析,已成為目前最有效的初篩技術(shù)手段[22-25]。
目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者已開(kāi)展了呋喃西林代謝物免疫學(xué)分析方法研究,但受抗體質(zhì)量的限制,方法的檢測(cè)靈敏度和特異性還有待提高,如吳鵬等[26]建立動(dòng)物性食品中呋喃西林代謝物間接競(jìng)爭(zhēng)ELISA法,該試劑盒標(biāo)準(zhǔn)曲線的半抑制質(zhì)量濃度(half inhibitory concentration,IC50)為0.267 7 μg/L;趙承彪[27]制備了抗呋喃西林多克隆抗體,抗體的敏感性IC50為10.5 μg/L。本研究采用碳化二亞胺法[28-29]合成SEM人工抗原,制備其高特異、靈敏的單克隆抗體,并對(duì)抗體的免疫學(xué)特性進(jìn)行鑒定,為呋喃西林代謝物免疫學(xué)檢測(cè)方法的建立提供參考。
1 材料與方法
1.1 材料與試劑
骨髓瘤SP2/0細(xì)胞 本研究室保存;BALB/c小鼠? ?河北醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。
PEG4000、鹽酸氨基脲(SEM·HCl)、牛血清白蛋白(bovine serum albumen,BSA)、卵清白蛋白(ovalbumin,OVA) 生工生物工程(上海)股份有限公司;免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)亞型試劑盒?Sigma-Aldrich(上海)貿(mào)易有限公司;HAT選擇性培養(yǎng)基 美國(guó)Gibico公司;弗氏完全與不完全佐劑?Pierce生物技術(shù)公司;SEM與對(duì)羧基苯甲醛的衍生物(CPSEM)、SEM-BSA、SEM-OVA 本研究室自制;N-羥基琥珀酰亞胺 北京百靈威科技有限公司;1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽 梯希愛(ài)(上海)化成工業(yè)發(fā)展有限公司;鄰醛基苯甲酸、對(duì)醛基苯甲酸 阿拉丁試劑(上海)有限公司;N,N-二甲基甲酰胺 上海麥克林生物化學(xué)有限公司;辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記羊抗小鼠IgG 北京中杉金橋生物科技有限公司。
1.2 儀器與設(shè)備
Milli-Qingegrallo超純水系統(tǒng) 德國(guó)密理博公司;BS 124S電子天平 賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司;NanoDrop 2000紫外掃描儀、Micro17超速離心機(jī)、Wellwash AC洗板機(jī) 賽默飛世爾科技(中國(guó))有限公司;MCO-15AC二氧化碳培養(yǎng)箱 日本Sanyo公司;SW-CJ-1F凈化工作臺(tái) 蘇州凈化設(shè)備有限公司;IX51倒置顯微鏡 Olympus(中國(guó))有限公司;MS105DU電子分析天平 梅特勒-托利多國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司;YDS-65-216液氮罐 成都金鳳液氮容器有限公司;Avanti JXN-26高速冷凍離心機(jī) 德國(guó)Beckman Coulter公司;DK-S24電熱恒溫水浴鍋 上海精宏設(shè)備有限公司;Varioskan LUX酶標(biāo)儀 美國(guó)Bio-Tek儀器有限公司。
1.3 方法
1.3.1 SEM人工抗原的合成與鑒定
抗原合成采用碳化二亞胺法,鑒定采用紫外分光光度法和十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electropheresis,SDS-PAGE)法[30],并采用朗伯-比爾定律計(jì)算偶聯(lián)比[31-32]。
1.3.2 動(dòng)物免疫
用生理鹽水將免疫原CPSEM-BSA稀釋?zhuān)c等體積弗氏不完全佐劑混勻后頸背部免疫BALB/c小鼠,免疫劑量為40 μg/只,免疫4 次,每次間隔2 周。第4次免疫1 周后取血,用間接ELISA法測(cè)定抗血清效價(jià),競(jìng)爭(zhēng)ELISA法測(cè)定抗血清是否敏感,最終選取效價(jià)高、敏感性好的免疫小鼠進(jìn)行細(xì)胞融合。
1.3.3 雜交瘤細(xì)胞的制備
選擇敏感性好且血清效價(jià)高的小鼠進(jìn)行腹腔加強(qiáng)免疫,3 d后用于細(xì)胞融合。采用間接和競(jìng)爭(zhēng)ELISA法檢測(cè)融合細(xì)胞上清的抗體效價(jià)和對(duì)呋喃西林代謝物的抑制率,采用有限稀釋方法將陽(yáng)性孔克隆化,直至成功建立單一分泌單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞株為止,將雜交瘤細(xì)胞株保存于-20 ℃待用。
1.3.4 單克隆抗體的制備與純化
采用小鼠體內(nèi)誘生腹水的方法獲取單克隆抗體。將篩選得到的能穩(wěn)定分泌SEM抗體的雜交瘤細(xì)胞(細(xì)胞數(shù)約為106 個(gè)/mL)注射到石蠟油致敏的BALB/c小鼠腹腔,每只注射1 mL,7~10 d后取腹水。腹水采用辛酸-硫酸銨方法純化,并采用考馬斯亮藍(lán)法對(duì)純化的抗體質(zhì)量濃度進(jìn)行測(cè)定[33]。
1.3.5 單克隆抗體抗效價(jià)測(cè)定
參照李春生等[34]的方法,采用間接ELISA法測(cè)定抗體效價(jià)。
1.3.6 單克隆抗體敏感性測(cè)定
將呋喃西林代謝物衍生物的標(biāo)準(zhǔn)品母液用磷酸鹽緩沖液(phosphate buffered saline,PBS)稀釋成質(zhì)量濃度分別為8.1、2.7、0.9、0.3、0.1 μg/L,采用間接競(jìng)爭(zhēng)ELISA法檢測(cè)SEM抗體敏感性,以IC50表示[35]。
1.3.7 單克隆抗體免疫球蛋白亞型鑒定
使用單克隆抗體亞型試劑盒測(cè)定抗體亞型。
1.3.8 單克隆抗體親和常數(shù)(Ka)測(cè)定
采用間接ELISA法[36]測(cè)定Ka,按下式計(jì)算。
式中:ρ為當(dāng)抗原質(zhì)量濃度為a時(shí),吸光度最高值的50%所對(duì)應(yīng)的抗體質(zhì)量濃度/(μg/mL);ρ為當(dāng)抗原質(zhì)量濃度為b時(shí),吸光度最高值的50%所對(duì)應(yīng)的抗體質(zhì)量濃度/(μg/mL);a=nb;n為稀釋倍數(shù)。
1.4 數(shù)據(jù)處理
采用Statistica統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,采用Origin制圖軟件繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
2 結(jié)果與分析
2.1 單克隆抗體的獲取
4 免后,3 只小鼠抗血清經(jīng)測(cè)定,效價(jià)均達(dá)到1∶105以上,敏感性IC50小于7 ng/mL。其中SEM-3號(hào)小鼠抗血清效價(jià)為1∶2×105,敏感性IC50小于1.5 ng/mL,選擇該小鼠加強(qiáng)免疫后用于細(xì)胞融合。融合5 板,融合率達(dá)到88.7%,陽(yáng)性克隆率達(dá)到19.6%,經(jīng)亞克隆,篩選得到1 株能夠穩(wěn)定分泌SEM抗體的細(xì)胞株,命名為3D9。擴(kuò)大培養(yǎng)后,采用小鼠體內(nèi)誘生腹水的方法制備腹水,腹水經(jīng)辛酸-硫酸銨法純化后得到抗SEM單克隆抗體,命名為SEM-3D9,經(jīng)測(cè)定抗體質(zhì)量濃度為8.6 mg/mL。
2.2 SEM-3D9效價(jià)測(cè)定結(jié)果
P為待測(cè)陽(yáng)性對(duì)照孔A450 nm)作為效價(jià)測(cè)定結(jié)果。由表1可知,當(dāng)SEM-3D9稀釋比例為1∶512 000時(shí),P/N為3.38,確定SEM-3D9的效價(jià)為1∶5×106。
2.3 SEM-3D9敏感性測(cè)定結(jié)果
用間接競(jìng)爭(zhēng)ELISA法測(cè)定SEM-3D9對(duì)不同質(zhì)量濃度呋喃西林代謝物2-NP-二硝基苯甲醛酸脲(2-NP-benzaldehydesemicarbazone,NPSEM)的標(biāo)準(zhǔn)抑制曲線。以B/B0(%)(B為不同質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液的A450 nm,B0為零濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液的A450 nm)為縱坐標(biāo),以標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度的對(duì)數(shù)(lg ρNPSEM)為橫坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)抑制曲線,進(jìn)行回歸分析,并計(jì)算IC50。結(jié)果表明,標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度0.1~8.1 μg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=-0.335 1x+0.384 2(R2=0.992 7),IC50為0.42 μg/L。
2.4 SEM-3D9亞型測(cè)定結(jié)果
雜交瘤細(xì)胞株分泌的單克隆抗體與不同亞型的免疫球蛋白反應(yīng)后顯色有明顯差異。由圖1可知,SEM-3D9與IgG1抗體反應(yīng)的A450 nm最高,與IgG2a、IgG2b、IgG3、IgM和IgA反應(yīng)的A450 nm小于0.5,為陰性,因此SEM-3D9單克隆抗體亞型為IgG1。
2.5 SEM-3D9 Ka測(cè)定結(jié)果
以SEM-3D9質(zhì)量濃度對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo),A450 nm為縱坐標(biāo)繪制“S”型曲線。由圖2可知,SEM-3D9的Ka為2.1×108 L/mol。
2.6 SEM-3D9特異性測(cè)定結(jié)果
通過(guò)將SEM-3D9與NPSEM、呋喃唑酮代謝物2-NP-3-氨基-2-惡唑酮(2-nitrophenyl-3-amino-2-oxazolidinone,NPAOZ)、呋喃它酮代謝物2-NP-5-甲基嗎啉-3-氨基-2-唑烷基酮(2-nitrophenyl-5-morpholine-methyl-3-amino-2-oxazolidinone,NPAMOZ)、呋喃妥因代謝物2-NP-1-氨基-2-乙內(nèi)酰(2-nitrophenyl-1-aminohydantoin,NPAHD)分別進(jìn)行交叉反應(yīng),檢測(cè)SEM-3D9的特異性。計(jì)算交叉反應(yīng)率(cross reaction ratio,CR),表示為SEM-3D9的IC50與各結(jié)構(gòu)類(lèi)似物的IC50比值。
由表2可知,SEM-3D9與NPAOZ、NPAMOZ的CR均小于0.01%,與NPAHD的CR為0.016 8%,特異性良好。
3 結(jié) 論
使用SEM-BSA作為抗原,免疫BALB/c小鼠,獲得分泌抗SEM特異性抗體的融合細(xì)胞,篩選出1 株效果較好的細(xì)胞株3D9。通過(guò)小鼠體內(nèi)誘生腹水,采用辛酸-硫酸銨方法進(jìn)行純化,得到單克隆抗體SEM-3D9。免疫學(xué)特性測(cè)定結(jié)果表明,SEM-3D9效價(jià)為1∶5×106,亞型為IgG1,Ka為2.1×108 L/mol,敏感性IC50為0.42 μg/L,與NPAOZ、NPAMOZ類(lèi)似物的CR均小于0.01%,與NPAHD的CR為0.016 8%,特異性良好。本研究得到的高特異性、高靈敏度的SEM單克隆抗體為SEM代謝物殘留免疫檢測(cè)方法的建立提供了參考。
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