一、犬轮状病毒(CRV)概述
犬轮状病毒(Canine Rotavirus, CRV)属于呼肠孤病毒科轮状病毒属,是引起幼犬腹泻的主要病原之一,尤其对 2-6 周龄幼犬致死率较高。CRV 基因组为分节段双链 RNA,其外层衣壳蛋白 VP4 和 VP7 是主要抗原蛋白,也是中和抗体的关键靶点。制备高特异性抗 CRV 单克隆抗体(mAb),对病毒检测、中和机制研究及抗病毒药物开发具有重要价值。
二、抗 CRV 单克隆抗体制备流程
(一)CRV 抗原制备与优化
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病毒培养与纯化
- 细胞培养:选用 MA-104 细胞(恒河猴肾细胞),用含 1 μg/mL 胰酶的 MEM 培养基培养 CRV(如 A79/10 株),37℃吸附 1 小时后,换无血清培养基继续培养 48-72 小时,收集含病毒的上清液。
- 纯化工艺:
- 超速离心法:上清液经 4℃ 100,000×g 离心 2 小时,沉淀用 Tris-HCl 缓冲液重悬;
- 蔗糖密度梯度离心(10%-40% 蔗糖):进一步纯化病毒颗粒,电镜观察确认完整病毒粒子(直径约 70 nm,双层衣壳结构)。
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抗原组分筛选
- VP4/VP7 蛋白表达:克隆 CRV VP4(47 kDa)和 VP7(38 kDa)基因,构建至杆状病毒 - 昆虫细胞表达系统(Sf9 细胞),获得具有天然构象的重组蛋白(含糖基化修饰),通过 Ni 柱亲和层析纯化后,用 ELISA 筛选免疫原性强的组分(优先选择 VP7,因其为中和抗体主要靶点)。
(二)动物免疫与效价检测
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免疫方案
- 对象:6-8 周龄 Balb/c 小鼠(3-5 只),免疫前检测血清背景(确保无 CRV 抗体)。
- 程序:
① 初次免疫:腹腔注射纯化 CRV 病毒(10⁶ TCID₅₀/ 只)或重组 VP7 蛋白(50 μg / 只)+ 弗氏完全佐剂;
② 加强免疫:每 2 周一次,共 3 次,使用弗氏不完全佐剂;
③ 末次免疫:融合前 3 天,静脉注射无佐剂抗原(病毒或蛋白),刺激脾细胞活化。
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效价监测
- 末次免疫后 7 天,采集小鼠血清,以 CRV 病毒或 VP7 蛋白包被 ELISA 板(1 μg/mL),检测抗体效价,选择效价≥1:50,000 且能中和 CRV 感染的小鼠(中和试验效价≥1:100)进行脾细胞提取。
(三)杂交瘤细胞构建与筛选
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细胞融合
- 取免疫小鼠脾脏制备单细胞悬液(1×10⁸个),与 SP2/0 骨髓瘤细胞按 5:1 比例混合,用 50% PEG 1500 诱导融合,接种于 HAT 培养基,7 天后换 HT 培养基筛选。
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克隆筛选与鉴定
- 初筛(间接 ELISA):以 CRV 病毒包被 96 孔板,筛选上清 OD 值≥阴性对照 2.1 倍的孔;
- 复筛(中和试验):对初筛阳性孔培养上清进行病毒中和试验(在 MA-104 细胞中测定抑制 50% CPE 的抗体稀释度,中和效价≥1:200);
- 表位鉴定:采用 ELISA 竞争法,筛选识别不同 VP7 表位的抗体(如线性表位 vs 构象表位),优先保留构象表位抗体(中和活性更强);
- 克隆化:有限稀释法进行 3 次单克隆化,获得稳定分泌中和抗体的细胞株。
(四)抗体生产与纯化
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腹水制备
- 给 Balb/c 小鼠腹腔注射石蜡油预处理,7 天后接种杂交瘤细胞(1×10⁶个 / 只),7-10 天后收集腹水,4℃离心(3000 rpm,10 min),上清经 0.22 μm 滤膜过滤。
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纯化工艺
- Protein G 亲和层析:腹水通过 Protein G 柱纯化 IgG 类抗体,洗脱液用 PBS 透析,超滤浓缩至 1-2 mg/mL;
- 纯度验证:SDS-PAGE 检测显示单一 IgG 条带,纯度≥95%,Western blot 验证其与 CRV VP7 蛋白的特异性结合。
(五)抗体功能鉴定
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中和活性测定
- 空斑减少试验(PRNT):测定抗体抑制 CRV 在 MA-104 细胞中形成空斑的能力,计算中和效价(IC₅₀),高活性抗体 IC₅₀≤1 μg/mL;
- 病毒吸附抑制试验:检测抗体是否阻断 CRV 与细胞受体(如整合素 α₂β₁)的结合,验证中和机制。
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特异性与交叉反应
- 种属特异性:ELISA 检测抗体与猫轮状病毒(FRV)、猪轮状病毒(PRV)的交叉反应,要求交叉反应率<5%;
- 病毒株覆盖性:测试抗体对 CRV 不同亚型(如 G3、G5 型)的中和活性,筛选广谱中和抗体。
三、关键技术难点与解决方案
难点解决方案
CRV 培养滴度低
优化培养条件:添加胰酶(激活 VP4 蛋白切割,增强感染性),使用低血清培养基(减少蛋白干扰)
中和表位筛选困难
构建 VP7 蛋白突变体库,通过点突变定位中和表位,优先选择保守区域(如 G-H 环)抗体
抗体依赖性增强(ADE)风险
筛选时排除与 Fc 受体结合的抗体(如通过 FcγR 结合试验),避免 ADE 效应(尤其用于治疗时)
四、应用场景
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临床诊断
- 胶体金层析试纸条:制备双抗体夹心试纸条,检测幼犬粪便中的 CRV 抗原,15 分钟内出结果,灵敏度达 10⁴ TCID₅₀/mL,符合 OIE 诊断标准;
- RT-PCR 辅助检测:抗体中和预处理样本,区分活病毒与灭活病毒,提高核酸检测的临床意义。
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中和机制研究
- 病毒 - 抗体共晶解析:通过 X 射线晶体学分析抗体与 VP7 的结合位点,指导广谱中和抗体设计;
- 病毒变异监测:用抗体检测 CRV 流行株的抗原漂移,辅助疫苗株更新(如 VP7 基因序列与抗体中和效价关联分析)。
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治疗与预防
- 单克隆抗体疗法:高中和活性抗体腹腔注射用于幼犬 CRV 感染治疗,降低腹泻发生率(动物实验显示保护率≥80%);
- 抗体 - 药物偶联物:将抗体与 RNA 聚合酶抑制剂偶联,靶向递送药物至感染细胞,抑制病毒复制(临床前研究阶段)。
五、注意事项
- 病毒培养安全:CRV 虽对人无致病性,但操作需在 BSL-2 实验室进行,避免交叉污染;
- 抗体亚型选择:治疗用抗体优先选择 IgG2a 亚型(小鼠来源),减少 FcγR 结合引发的 ADE 风险;
- 批次稳定性:腹水抗体需统一纯化工艺,冻融 3 次后效价下降应≤15%;
- 诊断试剂标准化:建立 CRV 抗体标准品(如 WHO 参考血清),确保不同试剂盒结果可比。
抗 CRV 单克隆抗体的制备核心在于以 VP7 蛋白为靶点,结合中和试验筛选高活性抗体,并通过表位分析提升其广谱性。该类抗体不仅可用于 CRV 感染的快速诊断,还为幼犬轮状病毒病的治疗提供了新的生物制剂方向,具有重要的兽医临床价值。