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对白血病化疗药物左旋天冬酰胺酶II的热稳定性改造以及微小残留白血病DNA疫苗的构建、纯化和免疫效果研究

作　者: 李亮助
导　师: 孙茂盛；邵一鸣；李鸿钧；刘勇
学　校: 中国协和医科大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 急性淋巴细胞白血病左旋大肠杆菌天冬酰胺酶Ⅱ 热稳定性微小残留白血病 DNA疫苗排阻层析中性盐
分类号: R91
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

在治疗急性淋巴细胞白血病的临床实践中有两个长期困扰人们的难题:一个是化疗药物的副作用问题;另一个是导致白血病完全缓解后又不断复发的肿瘤细胞微小残留问题。本课题针对这两个问题进行了初步的探索。在急性淋巴细胞白血病的化疗方案中,左旋大肠杆菌天冬酰胺酶Ⅱ是重要的药物组成部分。但是该酶具有较大的副作用,同时由于其相对较短的半衰期和热不稳定性,使得该药在实际治疗中需要进行频繁地注射,结果使病人产生了更大的痛苦。因此在本研究课题中对如何提高该酶的热稳定性以便进一步提高其半衰期进行了初步研究:通过生物信息学分析手段确定了天冬酰胺酶蛋白质二级结构中一个与热稳定性关系密切的β-转角,并用定点突变的方法将该转角上的第178位的天冬氨酸突变为脯氨酸。实验结果显示:与野生型酶相比,突变体酶在不同温度条件下的热稳定性得到了提高;从能量角度上看,改造后的酶在保持动力学性质(K_m和K_cat)基本不变的同时活化能得到了增加。这说明笔者对左旋天冬酰胺酶的改造在不影响酶活性的前提下提高了其热稳定性。对于化疗和骨髓移植不能彻底解决的白血病细胞微小残留问题,本课题对相应的免疫学解决方案进行了探索。虽然肿瘤细胞疫苗在目前来说是一种较有前景的免疫治疗形式,但出于对其安全性方面考虑,笔者决定尝试用另外一种相对安全的免疫形式——DNA疫苗,来治疗微小残留白血病,并对其免疫效果进行了初步研究。本课题采用双质粒系统,其中一个质粒表达经过改造灭活的肿瘤细胞特异性超表达抗原生存素（survivin）和能特异性引起Th1细胞免疫反应的发夹状单链RNA（ssRNA）;另一个质粒表达细胞因子GM-CSF和共刺激分子CD80。结果证明用该DNA疫苗系统免疫BalB/C小鼠能引起较强的细胞免疫应答,诱导较强的T细胞增殖和对肿瘤细胞的CTL杀伤活力。这些结果为进一步研究DNA疫苗对微小残留白血病的实际治疗提供了前期实验室数据基础。DNA疫苗大规模纯化技术的研发是DNA疫苗走向实际临床应用和工业化生产的必不可少的环节。本课题重点对利用排阻层析纯化质粒的技术进行了研究。笔者对不同种类及不同浓度盐缓冲液存在时,各种核酸分子排阻层析行为的变化进行了观察比较。结果显示:在高浓度中性盐存在情况下,不仅是RNA,其它的核酸分子包括宿主基因组DNA和各种质粒同分异构体的层析分辨率都得到了较大提高。进一步探讨深层机制,笔者认为在这一高盐排阻层析纯化过程中同时存在两种分离模式:1、超螺旋质粒DNA主要受到压缩效应的影响以排阻模式被洗脱;2、RNA和宿主基因组DNA则主要受疏水效应的影响从而以相互作用模式被洗脱。我们的实验结果证明使用高浓度（2 M）的中性盐（硫酸铵）将提高排阻层析纯化DNA疫苗的效率。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
前言  8-14
  一、急性淋巴细胞白血病治疗中的两个问题  8-9
  二、结合生物信息学分析手段改造原有白血病化疗药物从而降低其副作用是一个值得探索的方向  9-10
  三、DNA疫苗是一种治疗微小残留白血病的有希望的免疫治疗形式  10-12
  四、DNA疫苗纯化工艺探索及纯化机理研究  12-14
第一部分大肠杆菌左旋天门冬酰胺酶Ⅱ(L-asparginase Ⅱ)的热稳定性改造  14-23
  一、实验材料和方法  14-16
  二、结果和讨论  16-21
    (一) 生物信息学分析  16-18
    (二) 酶的表达和纯化  18
    (三) 温度对酶活性的影响  18-21
    (四) 动力学性质分析  21
  三、结论  21-23
第二部分微小残留白血病DNA疫苗的免疫效果研究  23-33
  一、实验材料和方法  23-28
  二、结果  28-31
    (一) 抗原刺激后小鼠T细胞反应情况  28-29
    (二) 抗原刺激后小鼠脾淋巴细胞CTL杀伤活力  29-30
    (三)、抗survivin特异性IgG抗体水平  30-31
  三、讨论  31-33
第三部分 DNA疫苗纯化工艺探索及其纯化机理研究  33-46
  一、实验材料和方法  33-36
  二、结果和讨论  36-44
    (一) 盐对RNA分离效果的影响  36-37
    (二) 盐对大肠杆菌残留基因组DNA分离效果的影响  37-40
    (三) 盐对超螺旋质粒DNA分离效果的影响  40-43
    (四) 分析层析  43-44
  三、结论  44-46
参考文献  46-52
论文综述  52-74
附录  74-75
致谢  75-76
研究生简历  76-77

对白血病化疗药物左旋天冬酰胺酶II的热稳定性改造以及微小残留白血病DNA疫苗的构建、纯化和免疫效果研究

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