1 免疫球蛋白的性質
免疫球蛋白具有所有蛋白質的通性,它的活性受到熱、酸、堿等的影響。因此,在分離制備時,應保障其在分離制備條件下的穩定性。其粗品的免疫活力一般在低於57℃時,幾乎沒有變化,但從57℃開始降低,將近80℃時基本失活;過酸或過堿都會造成免疫球蛋白變性失活。楊嚴峻等(1996)研究發現,免疫球蛋白的耐熱性與其純度有關,純度越高,其耐熱性就越差。因此在分離制備Ig時不僅要考慮溫度對Ig活力的影響,純度也是要重點考慮的因素,而且對純度的要求也越來越高。
2 免疫球蛋白的提取
2.1 血液中免疫球蛋白的提取
根據蛋白質的分子大小、電荷多少、溶解度以及免疫學特征等,從血液中提取免疫球蛋白歸納起來主要有鹽析法(如多聚磷酸鈉絮凝法、硫酸銨鹽析法)、有機溶劑沉淀法(如冷乙醇分離法)、有機聚合物沉淀法、變性沉淀法等。用於大規模生產的方法主要有:冷乙醇分離法、鹽析法、利凡諾法和柱層析法等,應用較多的有硫酸銨鹽析法和冷乙醇分離法。
2.1.1 鹽析法
用於鹽析法的中性鹽有硫酸銨、硫酸鈉、硫酸鎂、氯化鈉等,其中以硫酸銨最為常用。因為硫酸銨在水中的溶解度很大,有利於達到高離子強度,且受溫度影響小,一般不會引起蛋白質變性,所以常用來鹽析免疫球蛋白(McCormack W T等,1993)。鹽析法是利用不同的蛋白對鹽濃度敏感程度的差異性進行的。王三虎等(1998)采用硫酸銨鹽析法從豬血中提取免疫球蛋白,其提取工藝為:新鮮豬血→豬血漿→20%飽和硫酸銨沉淀→上清液→50%飽和硫酸銨→免疫球蛋白粗品。
另外,影響鹽析的因素有:(1)pH值當溶液的pH值與免疫球蛋白等電點pI相等時,沉淀效果最好,另外,硫酸銨在水中呈酸性,為防止其對蛋白質的破壞,應用氨水調pH至中性。(2)溫度溫度超過57℃,免疫球蛋白的免疫活力大大降低。(3)靜置沉降時間隨著血樣量增加,所需靜置沉降的時間越長提取效果越好。
2.1.2 有機溶劑沉淀法有機溶劑沉淀法廣泛用於生產蛋白質制劑,常用的試劑是丙酮和乙醇等,其中以乙醇最為常用。冷乙醇分離法提取免疫球蛋白最早是由Cohn等(1992)提出的,用於制備丙種球蛋白(IgG)。目前,國際上常用冷乙醇法有兩種,一種是美國等主要使用的Cohn-oncley法,另一種是西歐等國主要使用Kistler和Nitschmann法。冷乙醇分離法是中國生物制品規程推薦用的方法,不僅分離物質多,可同時分離多種血漿成分,分辨率高,提純效果好,而且有抑菌、清除和滅活病毒的作用,但需要在低溫條件下操作。工藝流程:血清→用水稀釋4倍→25℃下調節pH至7.7→置冰鹽水中冷卻至有小冰生成→慢慢加入50%的乙醇,並攪拌使乙醇最終濃度為20%→5℃~7℃離心分離→取沉淀加水溶解→免疫球蛋白的粗提液。
2.2 初乳中免疫球蛋白的提取
初乳中免疫球蛋白的分離方法主要有超濾法、色譜分離法、等電點分子篩過濾法等。但從工業化生產、產品得率、工藝條件等方麵考慮,常用的是超濾法。其分離過程如下:初乳→離心去脂→63℃,30min殺菌→35℃下添加凝乳酶凝乳→離心→初乳乳清→超濾→濃縮(濃縮4.5倍)→冷凍乾燥。
2.3 蛋黃中免疫球蛋白的提取
目前從蛋黃中提取免疫球蛋白所遇到的主要困難是去除所含的高濃度的類脂,通常用水或緩沖液稀釋使蛋白質與類脂分離。近年來發展起來的並經研究可行的提取方法有水稀釋法、聚乙二醇法、海藻酸鈉法及葡萄糖硫酸鹽法等(鐘青萍等,1998)。常用的水稀釋法工藝流程如下:新鮮雞蛋→蛋黃→加水稀釋、攪拌、靜置沉淀→抽提液→加絮凝劑→絮凝清液即免疫球蛋白粗提液。
3 免疫球蛋白的純化
提純免疫球蛋白的方法很多,常見的有離子交換法、凝膠過濾法和親和層析法等。離子交換法是根據分子電荷密度來分離純化免疫球蛋白,常用DEAE-cellulose和DEAE-Sephadex柱。蛋白質在溶液離子強度較低時可與離子交換介質中帶相反電荷的極性基團結合,當pH或離子強度改變時,又可被同電性的離子競爭置換解脫。離子交換層析就是根據電荷性的差異進行分子的分離,它使帶電荷的蛋白質結合在帶異種電荷的基質上,通過改變洗脫液的鹽濃度或pH值來改變蛋白質與基質之間的結合程度,結果使不同類的蛋白質被分別洗脫下來。離子交換層析是一種成熟的技術,它的重現性好,簡單易行,具有分辨率高、容量大、收獲率高的優點,而且具有濃縮效應,通常作為多步層析中的第一步(李長彪等,2005)。不同的抗體具有不同的等電點,即使是同一亞類的免疫球蛋白也會有相當大的差異,因此,並沒有一個通用的程序進行離子交換層析。
凝膠過濾法是基於免疫球蛋白相對分子質量大於其它蛋白質來分離的,SephadexG100-200。凝膠過濾是一種溫和的純化方法,對樣品分子的活性沒有影響,它是根據樣品中物質分子大小不同,在通過多孔凝膠介質時達到分離目的。分子小的能進膠,路程長,後流出;分子大的不能進膠,路程短,先流出。對IgG類的抗體來說,凝膠過濾常用來去除電荷性與單克隆抗體相同的雜質,如轉鐵蛋白等。凝膠過濾可以用來去除去純化材料的雙體、四聚體和多聚體,也可以用於純化方案的最後一步,用於最終產品儲存前的脫鹽緩沖轉換。不同凝膠介質的分離范圍是不同的,應選擇分離抗體分子大小范圍內的相應凝膠介質。另外,粗顆粒的凝膠介質速度快,細顆粒的凝膠介質分辨率高。凝膠過濾對層析柱有要求,理想的層析柱的直徑與長度之比是1:25~100(齊順章,1986)。當用同樣直徑的層析柱分離2種以上的物質時,長層析柱比短的分辨率高;當用同樣長度的層析柱分離2種以上的物質時,長層析柱比短的分辨率高;當用同樣長度的層析柱分離2種以上的物質時,層析柱直徑大的比小的分辨率高。
親和層析法是依生物高分子所特有的生物活性進行分離,提純和濃縮的特異性吸附層析技術,是一種有效的分離方法,常用瓊脂糖親和層析法。親和層析具有高效、快速、純化結果好的優點,但它有以下幾個缺點:需要高純度的親和偶聯配體;洗脫液可能損害目的蛋白活性,配體可能從柱子上脫落下來;成本高費用大(張龍翔等,1982)。常用的配體有3類:A蛋白、G蛋白、抗原或特異性抗單克隆體。
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