开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
糖尿病是一种因机体胰岛素绝对或者相对不足所导致的临床综合症状。针对糖尿病在临床上我们分为2型,I型糖尿病由于胰岛B细胞破坏而导致胰岛素缺失,是胰岛速绝对缺失造成的糖尿病;II型糖尿病是由于胰岛素对机体不敏感,胰岛素利用相对不足导致,是胰岛素相对缺失造成的糖尿病。
在上诉基本分型的基础上,1997年国际专家委员会基于病因和发病机制进行了进一步明确I型糖尿病(T1DM)为免疫介导性(即自身免疫性)糖尿病,发病机制在于胰岛B细胞的自身免疫损伤所起导致胰岛素绝对缺乏,即胰岛素依赖性糖尿病(IDDM)。B细胞免疫损伤的主要标志是血清中出现自身抗体,包括胰岛细胞自身抗体(ICA),胰岛素自身抗体(IAA),谷氨酸脱羧酶抗体(GAD65),蛋白酪氨酸磷酸酶(IA-2A)、羧基肽酶(CPH-A)、锌转运蛋白8(ZnT8)。
由于I型糖尿病的发生主要是由于自身免疫反应,所以自身抗体的出现成为了I型糖尿病的特征性指标,通过检测自身抗体的存在和水平对糖尿病人进行精确针对和分型已经成为临床常规的手段,但是我们也注意到并非所有的I型糖尿病患者血清中均有已知的自身抗体存在,导致这种现象出现的原因主要有两点。一方面可能是由于非免疫因素导致了I型糖尿病,另一个方面是可能是尚有新的、目前尚未发现的自身抗原抗体残余疾病发生。因此,寻找新的糖尿病相关抗原组分,并评估其在糖尿病确诊断和分型的意义和价值是糖尿病研究领域一项重要的工作。
为了寻找糖尿病自身抗原表位,我们使用的技术叫噬菌体展示技术。噬菌体展示是一项选择技术,他将外源多肽或蛋白与噬菌体的一种衣壳蛋白融合表达,融合蛋白将展示在病毒颗粒表面,而编码这个融合子的DNA则位于该病毒粒子内。噬菌体展示技术使大量随机多肽与其DNA编码序列之间建立了直接联系,使得各种靶分子的多肽配体通过一种被成为淘选(panning)的体外选择程序得以快速鉴定。最简单的淘选程序,是将噬菌体展示肽库与包被有目的靶分子的平板共同温育,洗去未结合噬菌体,然后洗脱特异性结合的噬菌体。被洗脱的噬菌体进行扩增,然后再进行下一轮的结合/扩增循环。以富集那些可结合的序列。经过3~4轮淘选后,通过DNA测序对每个可结合克隆进行定性。
运用这项技术可以应用到很多方面,相关应用有:确定抗原决定簇、研究诊断用试剂、新型疫苗的研究、研究分子之间的相互作用及蛋白质功能域作图、研究蛋白酶及底物、研制人源性抗体、构建噬菌体展示cDNA库。
自从噬菌体展示技术应用以来,不断成熟且应用范围越来越广,自1990年Scott首次将噬菌体随机多肽库应用于筛选抗原表位以来,国内外学者进行了大量的相关研究,这些都丰富了抗原表位的认识和加深了对不同抗原表位的理解[10]。抗原抗体反应本质上是蛋白间的相互作用,噬菌体随机肽段展示系统是近年发展起来用于体外蛋白间相互作用的重要研究手段,通过目标肽编码序列和噬菌体衣壳蛋白编码序列基因重组,将随机肽段或蛋白和噬菌体衣壳蛋白融合表达于噬菌体衣壳,从而将目标肽或蛋白“展示”于噬菌体颗粒表面。噬菌体展示系统在体外通过固体支持物上固定的目标蛋白以生物筛选“biopanning”的方法进行高通量的反应蛋白筛选。通常经过3个回合的筛选/扩增,则可以获得同目标蛋白反应的候选融合肽单克隆噬菌体。噬菌体展示系统最大的优势就是可以一次筛选高达109携带不同特异性融合肽段的噬菌体克隆,并且由于这些可选择的特异性噬菌体可以在E.coli中增殖,经过多代的生物筛选,可以找到和目标蛋白相互作用最特异的肽序列。
同样的技术手段我们应用到筛选糖尿病自身抗原表位,基本流程如下:
同样的技术手段我们应用到筛选糖尿病自身抗原表位,基本流程如下:
1.收集不同类型糖尿病来源的病人血清,分别来自健康人、Ⅰ型糖尿病、Ⅱ型糖尿病和其他类型糖尿病(包括LADA),分别100份;
2.利用上述糖尿病患者来源血清进行无菌聚苯乙烯塑料板包被,然后用混合的健康成人血清进行包被板的封闭,同时制备含有随机多肽融合衣壳蛋白的噬菌体库,利用扩增收获的噬菌体进行”PANNING”,筛选可以和糖尿病血清结合的噬菌体克隆。经过3-5个循环的“PANNING”过程,得到真正和糖尿病血清自身抗体反应的噬菌体克隆;
3.将上述噬菌体克隆进行测序和ELISA验证,核酸测序结果可以推论抗原结合表位的氨基酸序列,利用上述核酸序列和氨基酸序列进行BLAST,在数据库中寻找同源序列和蛋白,特别是分析上述序列同已知的糖尿病自身抗原的对比,定位已知糖尿病自身抗原的抗原表位,同时发现可能的、新的糖尿病相关抗原抗体组分;
4.根据上述筛选到的糖尿病自身抗原表位,选取包含抗原表位编码序列在内的不同核酸序列进行原核细胞平台的克隆表达,运用临床来源的糖尿病患者血清测试制备的糖尿病自身抗原,特别是同已知糖尿病自身抗原全蛋白比较,评价新合成自身抗原蛋白的特异性和敏感性。 主要的参考文献是NEW ENGLAND BioLabs的Ph.D. Phage Display Libraries.
