免疫球蛋白(Immunoglobulin Ig)的含量代表著機體體液免疫的水平,并進一步代表著B細胞的功能,因此測定血清Ig含量可以推知機體的體液免疫功能和診斷某些疾病引起的Ig的過高和過低。
隨著免疫學的發展和需要,免疫球蛋白的純化和其成分的提純成為必不可少的手段。純化的方法很多,有單一法,但大多數采用二步法以上相結合的方法,特別是以硫酸銨提純為基礎,再經過層析柱的方法來提高免疫球蛋白及其各成分的純度最為常用。
硫酸銨溶液能使蛋白質膠體脫水并中和其電荷而使之沉淀下來(稱為鹽析)。不同濃度的硫酸銨鹽析蛋白成分不同,利用這一原理提取所需的免疫球蛋白成分。鹽析只能粗提,為了獲得純化的免疫球蛋白成分,必須進一步采用層析的方法進行分離。
免疫球蛋白包括IgG、IgM、IgA、IgE和IgD。
一、 IgG的分離與提純
(一)材料與試劑配制
1.動物血清
2.硫酸銨飽和溶液
硫酸銨 800g~850g
H2O 1 000ml
加熱至絕大部分溶質溶解為止,趁熱過濾,置室溫過夜,然后以28%NH4OH調pH至7.0(不調pH值也可以)。
注:硫酸銨以質量優者為佳,因次品中含有少量重金屬對蛋白質巰基有影響。如次品必須除去重金屬,可在溶液中通入H2S,靜置過夜后濾過,加熱蒸發H2S即可。
3.0.01Mol/L pH7.4PB液
A液:0.10Mol/L NaH2PO4液
NaH2PO4·2H2O 15.60g
加H2O至 1 000.ml
B液:0.10Mol/L Na2HPO4液
Na2HPO4·12H2O 35.80g
加H2O至 1 000ml
取A液19ml,B液81ml加水至1 000ml即可。
4.1%BaCl2溶液
5.納氏液
HgI 115.00g
KI 80.00g
加H2O至 500.00ml
溶化后過濾,然后再加20%NaOH500.00ml,混合即可。
6.0.50 Mol/L的HCl液和0.50 Mol/L的NaOH液。
7.洗脫液:0.03Mol/L的NaCl液。
8.透析袋(或玻璃紙)。
(二)操作方法
1.取20ml血清,加生理鹽水20ml,再逐滴加入(NH4)2SO4飽和溶液10ml,使成20%(NH4)2SO4溶液,邊加邊攪拌,充分混合后,靜置30min。
2.3 000r/min離心20min,棄去沉淀,以除去纖維蛋白。
3.在上清液中再加(NH4)2SO4飽和溶液30ml,使成50%(NH4)2SO4溶液,充分混合,靜置30min。
4.3 000r/min離心20min,棄上清。
5.于沉淀中加20ml生理鹽水,使之溶解,再加(NH4)2SO4飽和溶液10ml,使成33%(NH4)2SO4溶液,充分混合后,靜置30min。
6. 3 000r/min離心20min,棄上清,以除去白蛋白。重復步驟5,2~3次。
7. 用10ml生理鹽水溶解沉淀,裝入透析袋。
8. 透析除鹽,在常水中透析過夜,再在生理鹽水中于4℃透析24h,中間換液數次。
以1%BaCl2檢查透析液中的SO42-或以納氏試劑檢查NH4+(取3~4ml透析液,加試劑1~2滴,出現磚紅色即認為有NH4+存在),直至無SO42-或NH4+出現為止。也可采用SephadexG25或電透析除鹽。
9. 離心去沉淀(去除雜蛋白),上清液即為粗提IgG (即γ球蛋白,如以36%的飽和硫酸銨沉淀血清的產物即為優球蛋白,Euglobin,含γ球蛋白)。
10.過DEAE-纖維素層析柱。(裝柱過程見層析技術)。以0.01Mol/L pH7.4PBS(0.03Mol/L NaCl)洗脫,收集洗脫液。
也可采用SephadexG150或G200柱。
11.蛋白質及其定量鑒定(見本章第八節)。
12.IgG的純度鑒定 可采用下列方法之一鑒定。
⑴ 區帶電泳:玻片瓊脂或醋酸纖維膜電泳均可。加樣電泳后,只在γ—球蛋白的遷移部位出現一條帶。操作時,同時可用全血清樣品,不同濃度(NH4)2SO4鹽析樣品進行電泳,以資比較。
⑵ 瓊脂雙相雙擴散鑒定:預先準備該IgG免疫異種動物所獲的抗IgG血清。將IgG與抗IgG血清進行雙相雙擴散,如IgG提純的話,則在兩樣品孔之間出現一條沉淀線。
⑶ 免疫電泳鑒定:(操作見第三章免疫電泳部分)。孔內加待測樣品,電泳后,在槽內加抗IgG血清,瓊脂擴散24h,觀察結果。如果提取的IgG純的話,則只出現一條弧形的沉淀線,且沉淀線位于γ—球蛋白區。此鑒定必須同時進行全血清及抗血清抗體的免疫電泳,以資比較。
⑷ 圓盤電泳鑒定:用全血清樣品及提純樣品同時進行圓盤電泳。全血清樣品在圓盤電泳上出現數十條區帶,而純化的IgG則只有一條區帶。
13.IgG的濃縮與保存
⑴ IgG的濃縮:參看本章第九節。
⑵ IgG的保存:一般濃縮至1%以上的濃度,再分裝成小瓶凍干保存,或加0.01%硫柳汞在普通冰箱或低溫冰箱保存,注意防止反復凍融。
(三)IgG的簡易快速提取法
應用硫酸銨鹽析及DEAE-纖維素層析法提純化的IgG,不僅操作復雜、需時較長,處理過程中樣品體積大大增加,而且透析時變性嚴重,容易引起抗體效價降低等。為了克服這一不足,特別是當大量提取IgG時,則往往采取下列的簡易辦法。
1. DEAE-纖維素直接提取法
取樣品直接過DEAE-纖維素柱。下面介紹的是最為簡單的燒杯法。
⑴ 以一定數量的DEAE52放入燒杯中,加入0.01Mol/L pH8.0PB緩沖液,靜置30min,去上清細粒,再重復一次。
⑵用布氏漏斗(內放兩層濾紙)過濾。
⑶以5g濕重的DEAE-纖維素加1ml血清及3ml蒸餾水混合液的比例,加入各成分,充分攪拌。
⑷于4℃中放置1h,中間攪拌數次。
⑸用布氏漏斗抽濾,再用0.01Mol/L pH8.0PB緩沖液沖洗纖維素,抽濾。濾液即為提取的IgG液。
2.DEAE-SephadexA-50為弱堿性陰離子交換劑,經NaOH將Cl-型轉變為OH-型后,可吸附酸性蛋白,血清中除γ-G屬中性蛋白外其余均屬酸性蛋白。當溶液的pH在6.5時,酸性蛋白均被DEAE-SephadexA-50吸附,只有γ-G留在溶液中。因此利用這一原理可以提取γ-G。這種提取法流程大大縮短,純化前后樣品體積變化不大,而且所得γ-G無變性現象。經過四次處理,其純度也較好。缺點是收集量少,損耗大。
⑴ DEAE—SephadexA—50的處理。取DEAE-SephadexA-50若干克,懸浮于蒸餾水中,1h后傾去上層小顆粒,然后用0.50Mol/L NaOH處理1h,蒸餾水洗至中性,再用0.5 Mol/L HCl處理0.5h,水洗至中性,最后以0.01Mol/L pH6.5PB液平衡、抽干。
⑵ 取一定的血清量,加等量的0.01Mol/L pH6.5PB液,再加液體體積1/4的濾干的DEAE-SephadexA-50,混合、4℃放置1h,不時攪拌、抽濾、收集濾液。
⑶ 再用同樣重量的DEAE-SephadexA-50處理濾液。反復處理三次。(全程共四次)。獲得濾液即為γ-G制品。
⑷ DEAE-SephadexA-50的回收。用0.5Mol/L的Na2HPO4洗脫,抽濾至濾液中無蛋白(OD280﹤0.04)后,再用蒸餾水洗至中性即可回收使用。
(四)禽血清IgG的分離與提純(Na2HPO4法)
1.試劑
⑴ 5%葡聚糖硫酸鹽
⑵ 0.02Mol/L MnCl2溶液
⑶ 無水硫酸鈉
⑷ pH8.2硼酸鹽緩沖液
⑸ 0.06Mol/L pH7.4PB液
2.操作方法
⑴ 取禽血清10ml加5%葡聚糖硫酸鹽液,0.40ml和0.025Mol/L MnCl21.00ml充分混合,靜置,然后離心去沉淀,此步目的是為了去掉脂類物質。
⑵ 于上清液中加無水硫酸鈉使每毫升血清含0.18g,緩慢加入,混勻,靜置30min,3 000r/min離心去上清。
⑶ 以pH8.2硼酸鹽緩沖液將沉淀稀釋至原血清的一半再加硫酸鈉使成0.16g/ml,同上法離心去上清。
⑷ 重復步驟⑶,加Na2SO4,使成0.14g/ml。
⑸ 以少量硼酸鹽緩沖液溶解沉淀,然后裝透析袋除鹽48h。
⑹ 過SephadexG200柱,收集第一峰和第二峰。第一峰是IgM,第二峰主要是IgG。
⑺ 如要進一步提純,則用第二峰再過DEAE—纖維素柱,以0.06Mol/L pH7.4 PB液洗脫,洗脫下來的蛋白液即為IgG。
也可以按以下操作方法進行:
⑴ 以18%硫酸鈉(W/V)提取一次,再以14%的硫酸鈉提取一次。
⑵ 將粗提的免疫球蛋白以PBS溶解,按9%加入無水硫酸鈉,離心。再將上清按5%加入無水硫酸鈉,離心。將兩沉淀溶解、混合,在常水中透析過夜,再在生理鹽水中4℃透析,直至無SO42-為止。
⑶ 離心將上清液以pH8.0 0.20Mol/L PBS液平衡。
⑷ 過SephadexG200柱,以pH8.0 0.20Mol/L PBS液洗脫,收集洗脫液,取第二峰即為雞IgG。
二、IgM的分離與提純
(一)材料
1.血清
2.葡聚糖凝膠G200
3.洗脫液0.01Mol/L pH7.4PBS(0.14Mol/L NaCl或0.1Mol/L pH8.0 Tris-HCl+0.14Mol/L NaCl)。
(二) 操作方法
選取2.50cm×90cm層析柱,用葡聚糖凝膠G200裝柱,平衡后,直接加血清樣品10ml或硫酸銨粗提制品,洗脫液洗脫,流速0.25ml/min,分管收集,測OD280值,第一峰即為IgM。將第一峰的數管混合,濃縮、鑒定。
二、 IgA的分離與提純
(一)材料與試劑配制
1.DEAE52纖維素
2.0.10Mol/L ZnSO4液
ZnSO4·7H2O 2.88g
加水至1 000.00ml
3.飽和硫酸銨溶液
4.10%EDTA—Na
5.SephadexG200
6.0.01Mol/L pH7.4PB液
7.0.10Mol/L pH6.4PB液
8.血清
(二)操作方法
1.取血清加等量的0.1Mol/L ZnSO4液,調pH至7.0,室溫攪拌1h,離心去沉淀。
2.于上清液中加入等量的飽和硫酸銨溶液,混勻后靜置30min或冰箱過夜。
3.10 000r/min離心10min,去上清。
4.取沉淀溶于4ml10%EDTA-Na溶液中。
5.生理鹽水中透析除鹽。
6.過DE52柱,用0.01Mol/L pH7.4PB液洗脫蛋白(IgG)棄去。
7.換用0.1Mol/L pH6.4PB液洗脫,收集蛋白峰,即為IgA。
8.再過SephadexG200柱,洗液為0.01Mol/L pH7.4PBS(0.14Mol/L NaCl),收集洗脫液測OD280值,取第一峰即為純化IgA。
9.透析、濃縮、鑒定。
四、分泌型IgA的分離與鑒定
(一)材料與試劑
1.初乳
2.SephadexG200
3.0.10Mol/L pH6.8PB液
4.0.01Mol/L pH7.4PB液
5.DEAE52
(二)操作方法
1.取初乳20ml,10 000rpm離心10min,棄去表面脂肪層及底部的沉淀物。
2.取乳清過SephadexG200柱(柱規格為2.50cm×90cm),以0.10Mol/L pH6.8PB液洗脫,第一峰為IgA(含IgG)。
3. 收集乳液,于0.01Mol/L pH7.4PB液中透析。
4. 將透析液濃縮至5mg/ml以上。
5. 過DE52層析柱,用0.01Mol/L pH7.4PB液洗脫,洗下蛋白峰為IgG,棄去。
6. 換用0.10Mol/L pH6.8PB液或0.01Mol/L pH7.4PBS(0.10Mol/L NaCl)液洗脫,
收集洗脫液 ,即為較純的IgA液。
7. 必要時,可再過一次SephadexG200柱。
8. 濃縮,鑒定
五、禽IgA提取與純化
(一)材料與試劑配制
1.禽膽汁
2.飽和硫酸銨溶液
3.0.01Mol/L pH7.4PBS液
4.0.10Mol/L pH6.4PBS液(0.30Mol/L NaCl)
5. DEAE52-纖維素
(二)操作方法
1.取冷藏的膽汁3Ⅹml,緩慢滴加Ⅹml飽和硫酸銨液,邊加邊攪拌,使成25%飽和硫酸銨液。4℃放置30min。
2. 3 000r/min離心30min,去沉淀。
3. 取上清,加飽和硫酸銨液,使成35%的飽和度,4℃放置30min。
4. 3 000r/min離心30min,棄上清。
5. 取沉淀,加0.85%NaCl液溶解,加飽和硫酸銨溶液,重復步驟3和4三次。
6. 將沉淀用0.85%NaCl液溶解,裝入透析袋,以0.01Mol/L pH7.4PBS液透析。
7. 以0.01Mol/L pH7.4PBS液平衡,過DEAE52纖維柱(20×250mm)。
8. 取透析樣品4ml(﹥20mg/ml蛋白濃度)加入層析柱。以0.01Mol/L pH7.4PBS液洗脫。
9. 再用0.10Mol/L pH6.4PBS液(NaCl濃度為0.30Mol/L)洗脫,收集洗脫液。
10.濃縮洗脫蛋白液至20mg/ml,分裝,低溫冰箱保存。
六、IgE的分離與提純
(一)材料與試劑
1.血清
2.飽和硫酸銨溶液
3.洗脫液0.005Mol/L pH7.4PB液
0.025 Mol/L pH7.4PB液
0.01Mol/L pH7.4PBS液(0.14mol/L NaCl)
4.DE52
5.SephadexG150
(二)操作方法
1.取血清倍比稀釋后,加等量飽和(NH4)2SO4溶液,鹽析。
2.離心取沉淀,溶于少量生理鹽水中,透析、除鹽。
3.過DE52柱,以0.005Mol/L pH7.4PB液洗脫,收集洗脫蛋白峰(IgG),棄去。
4.換以0.025Mol/L pH7.4 PB液洗脫,洗下的蛋白峰主要是IgE。
5.透析除鹽。
6.過G150柱,以0.01Mol/L pH7.4PBS(0.14Mol/L NaCl)洗脫,收集洗脫液即為純化的IgE。
7. 濃縮、鑒定。
七、連續提取免疫球蛋白法
(一)試劑及配制
1.飽和硫酸銨液
2.各種磷酸鹽緩沖液
⑴ 0.2mol/L原液
A液:0.20Mol/L NaH2PO4液
NaH2PO4·H2O 31.20g
H2O 1 000ml
B液:0.20Mol/L Na2HPO4液
Na2HPO4·12H2O 71.7g
H2O 1 000ml
⑵ 0.10Mol/L pH8.0PB液
A液: 53ml
B液: 947ml
H2O 加至 2 000ml
⑶ 0.005Mol/L pH8.0 PB液
取0.10Mol/L pH8.0 PB液100ml,加H2O至2 000ml
⑷0.025 Mol/L pH8.0 PB液
取0.10Mol/L pH8.0 PB液500ml,加水至2 000ml。
⑸ 0.035 Mol/L pH8.0 PB液
取0.10.1 Mol/L pH8.0 PB液700ml,加水至2 000ml。
⑹ 0.10Mol/L pH5.8PB液
A: 920ml
B: 80ml
H2O 加至 2 000ml
⑺ 0.40Mol/L pH5.2pB液
a液.0.40Mol/L NaH2PO4液
NaH2PO4·2H2O 62.40g
H2O 加至 1 000ml
B液.0.40Mol/L Na2HPO4液
Na2HPO4·12H2O 143.4g
H2O 加至 1 000ml
取a液 960ml
b液 40ml
混合即可。
⑻ 0.01 Mol/L pH8.0PBS液
取0.10Mol/L pH8.0 PB液 100ml
NaCl 8.20g
H2O 加至 1 000ml
3.DEAE-纖維素(細粒級)
4.SephadexG200
(二)操作方法
1.取一定量的血清,加等量的生理鹽水,然后逐漸滴加飽和硫酸銨溶液,使成40%的飽和度,靜置30min。
2.10 000r/min離心10min,去上清。
3.加入一定量的生理鹽水,使沉淀溶解,再加入飽和硫酸銨溶液,使成40%飽和度。10 000r/min離心10min,去上清。
4.再重復步驟3一次。
5.將沉淀以少量生理鹽水溶解,透析,除鹽濃縮。
6.制備DEAE-纖維素柱,以0.005Mol/L pH8.0PB液平衡。
同時制備SephadexG200凝膠柱,以0.01Mol/L pH8.0PBS液平衡并進行洗脫。
7.以0.005Mol/L pH8.0PB液洗脫,得蛋白液為IgG。
8. 以0.025 Mol/L pH8.0PB液洗脫,得蛋白主要是IgE,再過SephadexG200凝膠柱,收集第一峰即為純IgE。
9.以0.035 Mol/L pH8.0PB液洗脫,得蛋白主要是IgA,再過SephadexG200凝膠柱,收集第一峰即為純IgA。
10.以0.10Mol/L pH5.8PB液洗脫,洗脫液主要有IgM、IgG及白蛋白的混雜物。
11.以0.40Mol/L pH5.2PB液洗脫,得蛋白液主要是IgM。過SephadexG200,收
集第二峰即為純IgM。
八、Fab片段的制備方法
利用胃蛋白酶分解IgG,將抗體斷鏈為Fab和Fc片段。具體操作方法如下:
1.將IgG粉末100mg,溶于2ml0.10Mol/L pH4.0醋酸緩沖液。溶液稍成白濁,30℃,保溫10min。
2.取結晶胃蛋白酶1.50mg,溶于1.50ml 0.10Mol/L pH4.0醋酸緩沖液,加入上述溶液中,于30℃作用16h。
3.用0.10Mol/L pH8.0 PBS透析一夜。
4.加入硫醇使成0.10mol/L,在室溫下攪拌30min。
5.加入1Mol/L的碘乙酰胺(Indoacetamide)使成為0.10Mol/L,室溫下攪拌1h。