促甲状腺激素受体融合蛋白的表达、免疫原性及临床意义分析

Expression, immunogenicity and clinical significance analysis of thyroid‑stimulating hormone receptor fusion proteins.

作者信息Xia Chen, Hui Chen
PMID40747671
发布时间2025-10
DOI10.3892/mmr.2025.13639

实验完整度

包含体外ELISA血清学验证和体内BALB/c小鼠免疫实验,结合甲状腺功能检测、组织学检查及流式细胞术,具有多个独立证据层级。

主要模型

BALB/c小鼠(免疫模型) 患者血清样本(临床样本) hTSHR融合蛋白(原核表达蛋白)

重点核对

免疫小鼠的品系、性别、年龄和体重:雌性BALB/c小鼠,5-6周龄,20±2g 免疫方案:皮下注射50µg融合蛋白,与完全/不完全弗氏佐剂1:1混合,于0、3、6周共免疫3次 ELISA抗原包被条件:1µg/孔,4℃过夜,1% BSA封闭,血清稀释度1:1000 TRAb阳性的判定标准:血清TRAb水平>1.5 IU/l(化学发光法) 分组:四组,每组12只小鼠,包括三个融合蛋白免疫组和生理盐水对照组

摘要

甲状腺功能在很大程度上受促甲状腺激素受体(TSHR)的调节,TSHR与其抗体——促甲状腺激素受体抗体(TRAb)的相互作用会引起甲状腺功能的异常改变。本研究探讨了包含TSHR不同结构域的融合蛋白的表达、免疫原性及临床意义。构建了包含几个人TSHR(hTSHR)结构域的融合蛋白。体外实验中,这些融合蛋白作为抗原来特异性结合患者血清并采用ELISA进行分析。为了研究TSHR不同结构域的免疫原性和临床意义,体内实验包括用不同的hTSHR融合蛋白免疫BALB/c小鼠,测量血清自身抗体,评估甲状腺功能,进行组织学检查和流式细胞术以鉴定T细胞亚群的变化。合成了三种不同的hTSHR融合蛋白片段(hTSHR289、hTSHR290和hTSHR410)。hTSHR290融合蛋白与甲状腺功能减退症患者TRAb+血清表现出最强的结合反应,而hTSHR289融合蛋白与甲状腺功能亢进症患者血清中刺激性抗体表现出显著的特异性结合反应。hTSHR289融合蛋白组的小鼠观察到与甲状腺功能亢进相关的病理改变,而hTSHR290融合蛋白组的小鼠观察到与甲状腺功能减退相关的病理改变。免疫的BALB/c小鼠表现出CD4+ T细胞亚群水平升高,CD8+CD122+和CD4+CD25+ T细胞亚群水平降低。TSHR不同结构域的融合蛋白表现出不同的免疫原性。本研究制备的hTSHR289和hTSHR290融合蛋白可作为开发用于检测甲状腺刺激性免疫球蛋白和TSHR阻断抗体的ELISA试剂盒的基础。TSHR不同结构域的融合蛋白在小鼠中诱导了甲状腺功能亢进和甲状腺功能减退的临床症状。本研究为未来关于自身免疫性甲状腺疾病病因和机制的研究以及TRAb检测新方法的发明提供了科学依据。

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
TSHR不同结构域的融合蛋白是否具有不同的免疫原性,能否用于区分TSAb和TBAb以及诱导相应甲状腺疾病动物模型?
核心机制
TSHR的A亚基(aa1-289)主要诱导刺激性抗体(TSAb)产生,导致甲状腺功能亢进;TSHR羧基端区域(aa290-410)主要诱导阻断性抗体(TBAb)产生,导致甲状腺功能减退;hTSHR410(整个胞外域)诱导交叉反应。
主要证据
ELISA显示hTSHR289与甲亢TRAb+血清结合最强,hTSHR290与甲减TRAb+血清结合最强;小鼠免疫后,hTSHR289组出现甲亢病理改变,hTSHR290组出现甲减病理改变,且T4、TSH、TRAb水平变化及T细胞亚群变化支持该结论。
研究意义
本研究为自身免疫性甲状腺疾病的病因和机制研究提供科学依据,并为开发新型TRAb检测方法(如ELISA试剂盒)及构建疾病动物模型提供基础。

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

hTSHR融合蛋白的构建与表达

获得含有不同TSHR结构域的融合蛋白,用于后续抗原性分析。

根据hTSHR基因序列设计引物,PCR扩增hTSHR410、hTSHR289和hTSHR290片段,克隆至pET102-D-TOPO载体,转化大肠杆菌并诱导表达,经Ni-NTA纯化获得融合蛋白。

2

融合蛋白的验证

确认纯化蛋白为hTSHR融合蛋白并检测其分子量。

通过SDS-PAGE和Western blot分析,使用TSHR单抗(3B12)和His抗体检测融合蛋白。

3

ELISA检测融合蛋白与患者血清抗体的结合

评估不同融合蛋白与不同甲状腺疾病患者血清中TRAb的结合能力,以区分TSAb和TBAb。

以三种融合蛋白为抗原包被酶标板,加入不同分组患者血清(甲亢TRAb+、甲亢TRAb-、甲减TRAb+、甲减TRAb-和健康对照),检测OD450值。

4

小鼠免疫模型建立

验证不同融合蛋白的免疫原性及其诱导甲状腺疾病的潜力。

将融合蛋白与佐剂混合后皮下免疫BALB/c小鼠,三次免疫后检测甲状腺功能指标、组织病理和T细胞亚群。

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。

检测抗体结合活性
评估体内效果
分析免疫细胞亚群

产品清单

实验环节名称品牌货号
TSHR-生物素-链霉亲和素-磁珠复合物Thermo Fisher Scientific88817
碱性磷酸酶标记的抗人IgG二抗Thermo Fisher ScientificPA1-85606
TSH化学发光免疫分析试剂盒Siemens Healthineers06491080
游离三碘甲状腺原氨酸化学发光免疫分析试剂盒Siemens Healthineers119781
游离甲状腺素化学发光免疫分析试剂盒Siemens Healthineers06490106
甲状腺球蛋白化学发光免疫分析试剂盒Siemens Healthineers11201760
甲状腺过氧化物酶抗体化学发光免疫分析试剂盒Siemens Healthineers10630887
促甲状腺激素受体抗体化学发光免疫分析试剂盒Shenzhen New Industries Biomedical Engineering Co., Ltd.130203009M
PrimeSTAR HS DNA聚合酶Takara--
T100热循环仪Bio-Rad--
绿色荧光核酸染料SolarbioG8140
BluSight Pro凝胶成像系统Monad BiotechGD50502
Gene JET凝胶回收试剂盒Thermo Fisher Scientific--
Champion pET102定向TOPO表达试剂盒Thermo Fisher Scientific--
TOP10感受态细胞Thermo Fisher Scientific--
S.O.C.培养基Thermo Fisher Scientific--
LB培养基Solarbio--
TIANprep质粒小提试剂盒Tiangen BiotechDP103
3730xl DNA分析仪Thermo Fisher ScientificA41046
BL21Star(DE3)感受态细胞Thermo Fisher Scientific--
异丙基-β-D-硫代半乳糖苷----
镍-次氮基三乙酸柱----
BCA蛋白定量试剂盒----
SDS-PAGE上样缓冲液SolarbioP1040
考马斯亮蓝Solarbio--
PVDF膜Solarbio--
脱脂奶粉SolarbioD8340
TSHR抗体(3B12)Santa Cruz Biotechnologysc-53542
His抗体(1B7G5)Proteintech--
山羊抗小鼠IgG H&L(HRP)Abcamab205719
ECL化学发光试剂Solarbio--
牛血清白蛋白Aidisheng--
HRP标记抗体Sangon BiotechD110150
完全弗氏佐剂----
不完全弗氏佐剂----
甲状腺素ELISA试剂盒Shanghai Jonlnbio IndustrialJL10849
TSH ELISA试剂盒Jingmei BiotechnologyJM-11776M1
TRAb ELISA试剂盒Zeye BiotechnologyZY-TRAb-MU
二甲苯Tianjin Fuyu Fine Chemical--
Leica切片机Leica Microsystems--
RPMI-1640培养基Gibco--
CD3+抗体BD Biosciences565643
CD4+抗体Multi Sciences BiotechF21004A02
CD8+抗体Multi Sciences BiotechF2100801
CD25抗体ElabscienceE-AB-F1102C
CD122抗体ElabscienceE-AB-F1029D
CytoFLEX LX流式细胞仪Beckman Coulter--

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
hTSHR融合蛋白表达与纯化
IPTG浓度、诱导温度和时间;Ni-NTA纯化缓冲液成分和pH;包涵体复性条件
阅读提示:Materials and methods: Expression and purification of hTSHR recombinant protein
ELISA检测抗体结合
抗原包被量(1 µg/孔);封闭液(1% BSA);血清稀释度(1:1000);二抗浓度和稀释度;孵育时间和温度
阅读提示:Materials and methods: Direct ELISA using hTSHR fusion protein as the antigen (hTSHR ELISA) and specificity
小鼠免疫
小鼠品系、性别、年龄、体重;免疫剂量(50 µg);佐剂类型和比例(1:1);免疫次数和时间(0、3、6周);注射部位
阅读提示:Materials and methods: Animal study
小鼠甲状腺功能检测
血清采集时间(免疫完成后2周);麻醉剂剂量(30 mg/kg);ELISA试剂盒品牌和货号;血清稀释度(1:4)
阅读提示:Materials and methods: Mouse serum analysis
组织学检查
固定液和固定时间;脱水程序;切片厚度(5 µm);染色方法(H&E)和步骤
阅读提示:Materials and methods: Histological analysis
流式细胞术
脾细胞制备方法;细胞染色标记(APC/PE/FITC);抗体克隆号;上样细胞数(2×10^6)
阅读提示:Materials and methods: Flow cytometry of T cell subsets