增强P29蛋白靶向单克隆抗体通过CDC介导机制在泡状棘球蚴病治疗中的治疗潜力

Enhancing the therapeutic potential of P29 protein-targeted monoclonal antibodies in the management of alveolar echinococcosis through CDC-mediated mechanisms.

作者信息Cuiying Zhang, Tao Li, Siyu Hou, Jing Tang, Rou Wen, Chan Wang, Shiqin Yuan, Zihua Li, Wei Zhao
PMID39178325
发布时间2024-08-23
DOI10.1371/journal.ppat.1012479

实验完整度

研究包括单克隆抗体制备与表征、体外CDC杀伤实验(原头蚴和原代细胞)、两种小鼠感染模型(腹腔和门静脉)的体内疗效评估、病理与安全性分析等多层次验证。

主要模型

多房棘球绦虫原头蚴(体外) 多房棘球绦虫原代细胞(体外) C57BL/6小鼠腹腔感染模型 C57BL/6小鼠肝门静脉感染模型

重点核对

4G10F4抗体的抗原特异性结合能力及亚型(IgG1) 体外CDC实验中补体稀释比例1:50 体内实验中4G10F4给药剂量(2.5、5、10 mg/kg)及频率(每周一次,共8次) 感染模型中感染原头蚴数量(腹腔2000个,门静脉1000个)及治疗时间点(感染后12周或1周)

摘要

泡状棘球蚴病是一种高度致命的蠕虫感染。目前针对泡状棘球蚴病的化疗策略主要使用苯并咪唑类药物,如甲苯咪唑和阿苯达唑,但这些药物的疗效有限。在先前的研究中,重组细粒棘球绦虫P29疫苗在小鼠和绵羊中均显示出对细粒棘球绦虫的显著免疫保护作用。在本研究中,我们利用杂交瘤技术生成了五种针对P29的单克隆抗体,其中4G10F4单克隆抗体表现出最高的抗原特异性结合能力。选择该单克隆抗体用于进一步研究抗泡状棘球蚴病的治疗,包括体内和体外实验。在体外,4G10F4通过补体依赖性细胞毒性机制显著抑制多房棘球绦虫原头蚴和原代细胞的活力。在体内,进行了两个实验。在第一个实验中,小鼠腹腔注射多房棘球绦虫原头蚴,随后在感染后12周通过尾静脉注射4G10F4单克隆抗体(2.5/5/10 mg/kg),每周一次,共8次。仅以5mg/kg剂量接受4G10F4单克隆抗体治疗的小鼠,其平均寄生虫负荷(0.89±0.97 g)显著低于同型单克隆抗体治疗的对照组小鼠(2.21±1.30 g)。在第二个实验中,通过肝门静脉感染小鼠,并在手术后一周用4G10F4单克隆抗体(5mg/kg)治疗,每周一次,共8次。4G10F4治疗组的肝内囊型病灶数量显著低于同型对照组。病理分析显示,在两个实验中,4G10F4治疗后囊泡的内部结构严重破坏,特别是生发层和角质层,导致转化为不育囊泡。此外,通过评估小鼠体重和肝肾功能确认了4G10F4治疗AE的安全性。本研究提出抗原特异性单克隆抗体免疫疗法是治疗多房棘球绦虫诱导的AE的一种有前景的治疗方法。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
探索针对P29蛋白的单克隆抗体能否通过补体依赖的细胞毒性机制抑制多房棘球绦虫,从而为泡状棘球蚴病提供新的免疫治疗策略。
核心机制
4G10F4单克隆抗体通过补体依赖性细胞毒性机制,在补体存在下诱导寄生虫细胞死亡,从而抑制多房棘球绦虫的生长。
主要证据
体外实验中,4G10F4在补体存在下显著降低原头蚴和原代细胞活力;体内实验中,5mg/kg剂量显著降低腹腔感染小鼠的寄生虫重量(0.89±0.97 g vs 对照2.21±1.30 g),门静脉感染模型中肝病灶数量显著减少,病理显示生发层和角质层破坏。
研究意义
本研究为治疗泡状棘球蚴病提供了一种潜在有效且安全的抗原特异性单克隆抗体免疫疗法,并确立了P29作为抗AE治疗的抗体药物和分子靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

单克隆抗体的制备与鉴定

生成针对P29蛋白的特异性单克隆抗体,并筛选出具有高抗原结合能力的候选抗体。

利用杂交瘤技术免疫小鼠,经ELISA筛选和亚克隆获得5株抗P29单克隆抗体,并测定亚型、滴度和特异性。

2

4G10F4抗体的表征与表位鉴定

明确4G10F4抗体的特异性、表位序列、亲和力及结构特征,为后续功能研究提供依据。

通过Western blot和免疫荧光验证抗体与寄生虫蛋白的结合及定位;通过肽扫描鉴定线性表位;通过SPR测定亲和力;通过序列分析和分子对接预测相互作用。

3

体外抗寄生虫活性评估

评估4G10F4抗体对多房棘球绦虫原头蚴和原代细胞的直接杀伤作用及补体依赖的细胞毒性。

将原头蚴或原代细胞与不同浓度4G10F4孵育,或在补体存在下孵育,通过CCK8、LDH、CFSE/PI染色等方法检测细胞活力。

4

小鼠腹腔感染模型的体内疗效评估

在腹腔感染模型中评估4G10F4的体内抗寄生虫效果及最佳剂量。

C57BL/6小鼠腹腔注射2000个原头蚴,感染12周后给予不同剂量4G10F4(2.5、5、10 mg/kg)每周一次共8次,评估寄生虫重量、抑制率及肝脾指数。

5

小鼠门静脉感染模型的体内疗效验证

在更接近自然感染途径的门静脉感染模型中验证4G10F4的体内治疗效果。

C57BL/6小鼠经肝门静脉注射1000个原头蚴,感染后1周给予5 mg/kg 4G10F4每周一次共8周,通过超声、肝脏病灶计数和病理检查评估疗效。

6

安全性评估

评估4G10F4治疗对小鼠体重及肝肾功能的影响。

监测小鼠体重变化,检测血清中ALT、AST、CREA、BUN水平。

7

炎症因子分析

评估4G10F4治疗对感染小鼠血清炎症因子水平的影响。

使用CBA小鼠炎症试剂盒检测血清中IL-6、IL-10、MCP-1、IFN-γ、TNF、IL-12p70的水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
异丙基-β-D-硫代半乳糖苷Invitrogen--
His结合纯化试剂盒Merck--
BCA蛋白定量试剂盒KeyGEN BioTECH--
HRP标记的山羊抗小鼠IgGAbcamab97023
ELISA终止液Solarbio Science & Technology Co., Ltd--
酶标仪Thermo Fisher Scientific--
全细胞裂解试剂盒KeyGEN BioTECH--
PVDF膜Millipore--
ECL检测试剂盒KeyGen Biotech Co., Ltd.--
ChemiDoc Touch成像系统Bio-Rad Laboratories--
绵羊血清ZSGB-Bio--
Alexa Fluor 647标记的山羊抗小鼠IgGAbcamab150115
4',6-二脒基-2-苯基吲哚Solarbio Science & Technology Co., Ltd--
Zeiss LSM880共聚焦显微镜Zeiss--
Octet RH16生物分子相互作用分析仪Sartorius Corporation--
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
cDNA合成试剂盒Nuoweizan BiologyR312-02
pLB载体TiangenVT205
DMEM培养基HyClone--
胎牛血清ExCell Bio--
环丙沙星Solarbio Science & Technology Co., Ltd--
胰蛋白酶-EDTASolarbio Science & Technology Co., Ltd--
CCK8试剂盒Beyotime Biotechnology Co., Ltd--
LDH细胞毒性检测试剂盒Elabscience Biotechnology Co., Ltd--
幼兔补体Cedarlane--
Ficoll-Paque PLUS分离液Tianjin HaoYang Biological Manufacture--
5-(6)-羧基荧光素二乙酸酯琥珀酰亚胺酯BD Bioscience--
碘化丙啶Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute--
EVOS FL荧光显微镜Thermo Fisher Scientific--
三溴乙醇Lab Animal Technology Develop Co.--
CBA小鼠炎症试剂盒Becton, Dickinson and Company552364
阿苯达唑Solarbio Science & Technology Co., Ltd--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
单克隆抗体制备
免疫方案、融合比例、筛选条件
阅读提示:Materials and methods: Generation of anti-rEgP29 monoclonal antibody by hybridoma cells
体外活性测定
抗体浓度、补体稀释倍数、PBMC效靶比、孵育时间
阅读提示:Materials and methods: In vitro assessment of anti-P29 mAb activity against E. multilocularis protoscoleces; Fig 3
体内实验(腹腔感染)
感染剂量(2000 PSC)、治疗剂量(2.5/5/10 mg/kg)、给药频率(每周一次共8周)、对照组设置
阅读提示:Materials and methods: Determination of the in vivo effects of anti-P29 mAb on E. multilocularis metacestode; Fig 5
体内实验(门静脉感染)
感染剂量(1000 PSC)、治疗剂量(5 mg/kg)、给药频率(每周一次共8周)、对照组设置
阅读提示:Materials and methods: Determination of the in vivo effects of anti-P29 mAb on E. multilocularis metacestode; Fig 6
安全性评估
体重监测、肝功能指标(ALT、AST)、肾功能指标(CREA、BUN)
阅读提示:Results: 4G10F4 did not adversely affect hepatic or renal functions; S7 Fig