超越模仿,创新跨越系列III ——全球首发独家新型风疹重组抗原!

添加时间:2021年5月20日

一、风疹病毒抗原选择的新风向

 

据报道,近日Sigma-Aldrich®Virion\Serion GmbH(德国维润赛润)合作发表“利用新型重组风疹抗原的Estapor®磁性微球法检测风疹IgM抗体”的技术指南;本指南使用的Virion\Serion GmbH(德国维润赛润)独家专利产品风疹病毒棘突蛋白(E1-E2)在风疹IgM抗体的检测中充分展示性能的优越性和独特性那么,接下来就让我们一起了解风疹病毒棘突蛋白(E1-E2)的特点及其优势。

 

二、风疹病毒棘突蛋白(E1-E2)的特点及优势

 

1、风疹病毒的蛋白结构及功能

风疹病毒是披膜病毒科、风疹病毒属,多呈直径约60-70nm的不规则球形,分为外膜和核衣壳蛋白两部分,外膜由脂质双分子层镶嵌其上的E1-E2蛋白组成的异二聚体棘突构成,核衣壳是由衣壳蛋白C和基因组RNA构成的直径30nm的二十面体对称结构;风疹病毒基因组RNA属于40S单股正链RNA,对其研究最多的则是24S的亚基因组RNA,原因是24S的亚基因组RNA上载有风疹病毒所有的结构蛋白(见图1):E1、E2和核衣壳蛋白C;也是风疹病毒可产生免疫应答的主要蛋白(见表1)。非结构蛋白参与病毒复制过程,不具备免疫原性。

图1:风疹病毒的蛋白结构示意图及基因组转录表达示意图

 

2、 风疹病毒棘突蛋白(E1-E2)的特点及优势

外膜糖蛋白E1作为跨膜糖蛋白,从结构上可被分为膜外区E(1)-L(446)、跨膜区G(447)-A(468)和膜内区K(469)-R(481)3个部分;其中膜外区是主要发挥抗原表位功能区,含有1个疏水区域和3个糖化位点,其中疏水区域是参与E1-E2异二聚体的形成及病毒与细胞膜融合。通常情况下,E1的疏水结构在内质网被E1-E2异二聚体掩藏,当疏水区域遭到破坏,E1的构象将会被破坏发生错误折叠。

外膜糖蛋白E2是由282个氨基酸组成的I型跨膜蛋白,在病毒的细胞内组装过程中发挥重要作用,可促进自身的正确折叠和加工,其含有3-4个糖基化位点,能诱导机体的免疫应答。

风疹病毒棘突蛋白(E1-E2)是风疹病毒外膜糖蛋白E1通过链内和链间的二硫键与外膜糖蛋白E2形成稳定的E1-E2异二聚体,随后通过其羧基端的高尔基驻留信号将异二聚体转运到高尔基体进行病毒组装;有研究表明,E1-E2异二聚体是E1、E2正确折叠和转运至高尔基体复合物的必要条件。因此,风疹病毒的E1-E2异二聚体不仅具有E1、E2单体的优势及特点,其E1-E2异二聚体所形成的空间构象和抗原位点在免疫应答过程中,E1-E2异二聚体是作为一个整体被抗原提呈细胞溶解、呈递,诱导产生特异性抗体;因为抗原表位差异,E1-E2异二聚体诱导所产生的抗体中,有部分是E1、E2单体所不能识别。由此可见,E1-E2异二聚体在特异性方面完胜E1单体和E2单体。

 

在哥伦比亚大学的研究中,通过人抗风疹病毒的血清检测蔗糖梯度离心法分离病毒裂解液中的蛋白,野生型的病毒裂解液在不同浓度梯度的情况下均能检测出E1-E2异二聚体、E1、E2的存在,而在突变了疏水区域(81-109)时,发现人抗风疹病毒的血清检测不出E1-E2异二聚体和E1的存在,证明E1-E2异二聚体可覆盖E1、E2单体抗原已有的靶点,还具有独特的空间构象靶点是E1、E2单体抗原所不具有的(图2)。

图2:风疹病毒的蛋白与人抗风疹病毒血清中的特异性抗体的反应

 

在风疹病毒诊断的过程中,目前普遍认为衣壳蛋白C是引起交叉反应的主要原因。WHO欧洲区域的麻疹和风疹参考实验室的风疹和麻疹的血清学检测指导中明确提出引起风疹诊断交叉反应的主要原因与风疹病毒裂解液(全细胞抗原)抗原有关,而使用基于重组的风疹病毒抗原其检测的特异性更高(见图3)。

图3:WHO欧洲区域的麻疹和风疹参考实验室血清学检测

 

德国免疫学检验研究所基于风疹病毒裂解液的抗原检测试剂检测含有肺炎支原体、EBV病毒、B19的阳性样本的假阳性率比基于外膜糖蛋白的抗原的高2.5倍;该外膜糖蛋白抗原包括E1和少量E2。也就是说外膜糖蛋白E1、E2可有效降低风疹病毒感染的非特异性反应(见图4)。

通过以上研究和分析不难看出,风疹病毒棘突蛋白(E1-E2)的性能显著优于E1单体、E2单体和天然抗原,是目前解决风疹病毒检测交叉反应的最佳选择。

图4:在含其他病原体感染、RF阳性样本中检测风疹病毒IgM抗体:

A基于风疹病毒裂解液抗原的检测试剂;B基于风疹细胞重组抗原的检测试剂;

 

小结:

综上所述,风疹病毒棘突蛋白(E1-E2)具有独特的空间构象及丰富的靶点,与E1、E2单体及组合抗原相比,更能被机体的免疫应答产生的抗体所识别;与天然抗原相比,其特异性更强,可有效避免非特异性干扰的发生,使结果更加精确。因此,风疹病毒棘突蛋白(E1-E2)是目前风疹病毒特异性抗体诊断的最佳抗原选择。

 

三、Virion\Serion风疹病毒棘突蛋白(E1-E2)的特点及优势

 

1.    产品优势

    1)    独家专利产品(符合ISO13485标准);

    2)    E1-E2异二聚体的形式存在,无核衣壳蛋白C;

    3)    高特异性、无交叉反应;

    4)    工业化量产,稳定供应;

 

2.    临床试验性能验证

    分别基于风疹棘突蛋白(E1-E2)和天然抗原应用于CLIA平台进行定量检测临床样本中的IgG和IgM抗体含量,结果显示风疹棘突蛋白(E1-E2)抗原和天然抗原的相关性非常高,是风疹天然抗原的完美替代者(见图5)。

图5:风疹病毒棘突蛋白(E1-E2)与天然抗原的一致性

 

基于风疹病毒棘突蛋白(E1-E2)分别在CLIA和ELISA平台进行验证其在临床样本中检测IgM和IgG的敏感性和特异性,结果如下(见图6):

基于ELISA平台检测的临床样本IgG的性能:敏感性为100%,特异性为100%;

基于CLIA平台检测的临床样本IgG的性能 :敏感性为100%,特异性为100%;

基于ELISA平台检测的临床样本IgM的性能:敏感性为100%,特异性为96.4%;

基于CLIA平台检测的临床样本IgM的性能 :敏感性为100%,特异性为100%;

图6:验证风疹病毒棘突蛋白(E1-E2)在CLIA及ELISA平台的敏感性和特异性

 

基于风疹棘突蛋白(E1-E2)分别在CLIA和ELISA平台进行检测IgG和IgM抗体的精密度,结果显示非常精确且变异系数非常低,非常符合诊断试剂的性能要求,结果见图7。

图7:验证风疹病毒棘突蛋白(E1-E2)在CLIA及ELISA平台的检测精密度

 

总结

 

风疹病毒抗体检测在临床和公卫领域具有广泛的应用, Virion\Serion GmbH(德国维润赛润)基于在病原体诊断领域长期的研发生产经验和技术积累,开发独家专利工艺,攻克了风疹病毒棘突蛋白(E1-E2)二聚体抗原制备的技术难关,成功解决了引起风疹病毒抗体检测非特异性干扰的痛点、解决了临床实验室风疹病毒诊断模棱两可结果带来的困扰,是风疹病毒抗原的一项重大突破,必将助力IVD生产企业的风疹病毒检测试剂质量迈上一个新的台阶。

参考文献:

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【2】Evaluation offully automated assays for the detection of Rubella IgM and IgG antibodies bythe Elecsys immunoassay system

【3】Rubella

【4】Diagnosis ofrecent primary rubella virus infections: Significance of glycoprotein-based IgMserology, IgG avidity and immunoblot analysis

【5】Standardizationof Assays That Detect Anti-Rubella Virus IgG Antibodies

【6】Structure andFunction of the Rubella Virus Proteins

【7】Interpretation ofrubella serology in pregnancy—pitfalls and problems

【8】The key role ofrubella virus glycoproteins in the formation of immune response, and perspectives on their use in the development of new recombinant vaccines

【9】Cryo-ElectronTomography of Rubella Virus

【10】Functional andevolutionary insight from the crystal structure of rubella virus protein E1

【11】Assembly,maturation and three-dimensional helicalstructure of the teratogenic rubella virus

【12】DiagnosticPotential of Baculovirus-Expressed Rubella Virus Envelope Proteins

【13】Diagnosis ofrecent primary rubella virus infections: Significance of glycoprotein-based IgMserology, IgG avidity and immunoblot analysis

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