陳世鋒,胡紀(jì)文,殷瑛,杜江東,唐倩青,伊茂禮,王學(xué)波,張玲,危利,孫成銘
1.煙臺毓璜頂醫(yī)院 檢驗科,山東 煙臺 264000;2.羅湖醫(yī)院集團(tuán) 醫(yī)學(xué)檢驗中心,廣東 深圳 518001;3.軍事醫(yī)學(xué)研究院 生物工程研究所,北京 100071;4.東方海洋(北京)醫(yī)學(xué)研究院,北京 100071
EB病毒(Epstein-Barr virus,EBV)是能普遍感染人類的DNA皰疹病毒,易感染B淋巴細(xì)胞,機(jī)體感染EB病毒后可誘發(fā)多種疾病,與其相關(guān)的惡性腫瘤包括血液系腫瘤和非血液系惡性腫瘤。在國際癌癥研究中心1999年致癌因子的分類標(biāo)準(zhǔn)中,EB病毒已被明確列為第1類致癌物,尤其是鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)。NPC是發(fā)生于鼻咽黏膜的惡性腫瘤,是第一個被發(fā)現(xiàn)與EB病毒感染密切相關(guān)的人類癌癥,大部分角化鱗狀細(xì)胞癌和幾乎所有未分化的鱗狀細(xì)胞癌都有EB病毒的存在[1-2]。NPC在世界大部分地區(qū)是一種罕見腫瘤,發(fā)病率不到1/10萬。但是,約80%的鼻咽癌發(fā)生在中國,尤其是廣東省,成為一種區(qū)域性的高發(fā)腫瘤,發(fā)病率高達(dá)(15~50)/10萬,每年最少有80 000例新患者,死亡率達(dá)(10~13)/10萬,因此我國已將鼻咽癌列為重點預(yù)防和治療的惡性腫瘤之一[3]。
血清學(xué)改變在NPC發(fā)展過程中是一個普遍和早期的事件,很可能發(fā)生在疾病從浸潤前期到浸潤期的進(jìn)展過程中。EB病毒感染人后在不同的周期產(chǎn)生不同的抗原,包括潛伏期的核心抗原(EBNA),溶解期的衣核抗原(VCA)、早期抗原(EA)、膜抗原(MA),以及從潛伏期激活轉(zhuǎn)化為溶解期的立即早期抗原Rta和Zta。EB病毒感染患者血清中存在大量針對不同抗原的抗體,因而針對EB病毒不同抗原的特異性抗體成為NPC早期診斷的重要標(biāo)志物[4]。早期抗原(early antigens,EA)抗體的出現(xiàn)提示體內(nèi)EB病毒復(fù)制開始,幾乎不在正常人群和鼻咽癌以外的其他腫瘤患者中出現(xiàn)。為了進(jìn)一步提高國產(chǎn)EA抗體檢測試劑的性能,本研究中,我們利用生物學(xué)軟件分析EA氨基酸序列的B細(xì)胞表位分布及疏水性,選取含有優(yōu)勢表位的抗原區(qū)段進(jìn)行克隆表達(dá),并對其診斷價值進(jìn)行了初步評價。
52例經(jīng)臨床病理確診的NPC患者血清標(biāo)本和95例健康體檢者血清樣本由煙臺毓璜頂醫(yī)院檢驗科和羅湖醫(yī)院集團(tuán)醫(yī)學(xué)檢驗中心提供,保存于-80℃?zhèn)溆谩?/p>
B95-8細(xì)胞株、質(zhì)粒pBVGST-6His為本室保存;T4DNA連接酶、PrimeSTAR HS DNA聚合酶購自TaKaRa公司;FastStart High Fidelity PCR System購自Roche公司;DNA限制內(nèi)切酶XhoⅠ、XbaⅠ購自Promega公司;HRP標(biāo)記的抗人IgG、IgM和IgA二抗購自Bethyl公司。
采用BIOSUN生物信息學(xué)軟件分析EB病毒EA蛋白氨基酸序列,首先輸入全長序列,然后利用B細(xì)胞表位分析功能,根據(jù)表位峰值的高低篩選確定優(yōu)勢表位區(qū)段。
提取含EB病毒的B95-8細(xì)胞株總RNA,逆轉(zhuǎn)錄合成cDNA,以其為模板,針對不同區(qū)段設(shè)計EA優(yōu)勢表位區(qū)段抗原基因的擴(kuò)增引物EA61-F(GCCTCGAGTTCGAGGTCTCCCCTGACGCTGTGGC CGA)、EA61-R(GCTCTAGATTAATACGTGGTGAC GTAGAGATCCGGATT)、EA291-F(GCCTCGAGAG TGTTATTTTATTTAACCACGCCT)、EA291-R(GCT CTAGATTAAATGAGGGGGTTAAAGGCCTGCTT)。
引物合成及序列測定由中美泰和生物技術(shù)有限公司完成。以cDNA為模板,PCR擴(kuò)增獲得目的基因片段(擴(kuò)增條件:95℃ 5 min;95℃ 30 s,58℃ 30 s,72℃ 30 s,30 個循環(huán);72℃延伸 5 min)。將純化后的PCR產(chǎn)物連接pBVGST-6His表達(dá)載體進(jìn)行測序,將含有正確目的基因的大腸桿菌菌株誘導(dǎo)表達(dá)。
收集誘導(dǎo)表達(dá)后的菌體,超聲波破碎,從表達(dá)菌中提取包涵體,用25 mmol/L Tris-HCl重懸洗滌沉淀,加入β巰基乙醇沸水中煮5 min,收集樣品進(jìn)行Ni柱純化。首先用平衡緩沖液(25 mmol/L TE,1% β巰基乙醇,6 mol/L尿素,pH8.5)平衡Ni柱,將粗提的包涵體加入Ni柱,用含25、250 mmol/L咪唑的洗滌液分別洗脫收集目的蛋白,最后進(jìn)行15%SDS-PAGE鑒定。
分別用碳酸鹽包被緩沖液稀釋EA優(yōu)勢表位區(qū)段抗原,濃度為 2.5 μg/mL,每孔包被 100 μL,4℃過夜;用洗液洗板 2次,200 μL/孔;加入 110 μL/孔封閉液室溫封閉6 h;用洗液洗板5次,200 μL/孔;每孔加入 200 μL 樣品稀釋液后,分別加入10 μL待測血清,室溫孵育30 min,棄液,用洗滌液洗板5次后棄液,拍干,加入100 μL/孔HRP標(biāo)記的抗人IgG/抗人IgA/抗人IgM抗體,室溫孵育20 min;用洗液洗板5次,200 μL/孔;加新鮮配制的底物溶液,100 μL/孔,室溫避光孵育10 min;加入 50 μL/孔2 mol/L H2SO4終止反應(yīng),采用酶標(biāo)儀測定各孔的D450nm值。
運用GraphPad Prism 5軟件對檢測結(jié)果進(jìn)行t檢驗,以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義,繪制ROC曲線,以約登指數(shù)最大判斷Cut-off值(臨界值),≥Cut-off值判定為陽性,<Cut-off值判定為陰性,并計算靈敏度與特異性。
利用BIOSUN生物學(xué)軟件尋找B細(xì)胞表位,根據(jù)表位分布圖確定EA優(yōu)勢表位抗原區(qū)段分別為61~200 aa(EA1)和 291~404 aa(EA2)(圖 1)。
以B95-8細(xì)胞株總RNA逆轉(zhuǎn)錄合成的cDNA為模板,PCR擴(kuò)增出目的基因,2%瓊脂糖電泳鑒定結(jié)果顯示擴(kuò)增片段分別約為420 bp(EA1)和339 bp(EA2)(圖 2)。
PCR產(chǎn)物純化后經(jīng)雙酶切克隆至pBVGST-6His載體,構(gòu)建表達(dá)質(zhì)粒pBVGST-EA1和pBVGST-EA2,測序正確后轉(zhuǎn)化大腸桿菌誘導(dǎo)表達(dá)。EA1和EA2抗原均以包涵體方式表達(dá),Ni柱純化后獲得純化抗原,電泳鑒定結(jié)果顯示EA1和EA2相對分子質(zhì)量分別約為28.4×103和25.5×103(圖3)。
圖1 EB病毒EA抗原B細(xì)胞表位分析
圖2 PCR擴(kuò)增產(chǎn)物電泳鑒定
圖3 EA優(yōu)勢表位區(qū)段抗原的SDS-PAGE鑒定
表1 EA優(yōu)勢表位區(qū)段抗原活性初步評價(D450nm)
隨機(jī)選取10份臨床病理確診的NPC患者血清標(biāo)本(P1~P10)和10份健康體檢者血清樣本(N1~N10),間接ELISA 法檢測樣本,比較2種抗原的活性,結(jié)果見表1。IgG檢測,EA1優(yōu)勢表位區(qū)段抗原檢出3份陽性樣本,EA2優(yōu)勢表位區(qū)段抗原10份陽性樣本全部檢出;IgA檢測,EA1優(yōu)勢表位區(qū)段抗原檢出2份陽性樣本,EA2優(yōu)勢表位區(qū)段抗原10份陽性樣本全部檢出;IgM檢測,EA1優(yōu)勢表位區(qū)段抗原未檢出陽性樣本,EA2優(yōu)勢表位區(qū)段抗原檢出4份陽性樣本。2種優(yōu)勢表位抗原對10份健康體檢者血清樣本均檢測為陰性。由此可以看出,EA2優(yōu)勢表位區(qū)段抗原活性在IgG、IgA和IgM抗體檢測方面均顯著優(yōu)于EA1優(yōu)勢表位區(qū)段抗原;NPC患者血清中抗病毒早期抗原的IgG和IgA抗體陽性率顯著高于IgM抗體。
采用活性好的EA2抗原包被酶聯(lián)板,通過間接ELISA法對全部52例經(jīng)臨床病理確診的NPC患者血清標(biāo)本和95例健康體檢者血清樣本進(jìn)行抗EA抗原IgG和IgA抗體檢測,結(jié)果如圖4,NPC患者血清中抗EA-IgG水平和抗EA-IgA水平均顯著高于健康對照組。根據(jù)ROC曲線,抗EA-IgG診斷NPC的AUC值為0.972,抗EA-IgA診斷NPC的AUC值為0.893。對于抗EA-IgG檢測,以約登指數(shù)最大時的D450nm=0.446為臨界值,抗EA-IgG對NPC檢測的靈敏度為90.38%(47/52),特異性為93.68%(89/95)。對于抗EA-IgA檢測,以約登指數(shù)最大時的D450nm=0.079為臨界值,抗EA-IgA對NPC檢測的靈敏度為65.38%(34/52),特異性為95.79%(91/95)。
晚期鼻咽癌患者病死率極高,5年生存率僅20%左右。即使生存,也因多次放療和化療帶來的嚴(yán)重不良反應(yīng)而使患者無法同健康人一樣生活。相比而言,早期鼻咽癌治療效果好,5年生存率高于85%,放療和化療周期可以縮短而使患者少受不良反應(yīng)之苦,可見鼻咽癌早期診斷是提高治療效果、降低病死率的最好方法。鼻咽癌患者一般平均在癥狀出現(xiàn)前3年血清EB病毒抗體水平呈持續(xù)升高,連續(xù)數(shù)年檢查EB病毒抗體陽性的患者,3年內(nèi)發(fā)展為鼻咽癌者占18.5%,5年內(nèi)發(fā)生鼻咽癌者為33.3%[5-8]。因此,任何一種抗體陽性的人群要定期追蹤復(fù)查,而2種或2種以上抗體持續(xù)陽性者屬于“高危人群”,尤應(yīng)高度關(guān)注并進(jìn)行進(jìn)一步檢查。
圖4 EA優(yōu)勢表位區(qū)段抗原血清學(xué)檢測性能
EB病毒裂解期依次表達(dá)Rta、EA和VCA抗原,其中EA出現(xiàn)是EB病毒活躍增殖的標(biāo)志,與EB病毒感染進(jìn)程緊密相關(guān)[9~11]。EA-IgA和VCAIgA抗體檢測已普遍應(yīng)用于鼻咽癌篩查和輔助診斷[12],在鼻咽癌流行地區(qū)聯(lián)合檢測2種抗體使得我國鼻咽癌的早期診斷率從20%~30%提高到80%~90%。但是,由于EA-IgA抗體陽性率較低,Sigel等[13]認(rèn)為在鼻咽癌低發(fā)區(qū)EA-IgA對鼻咽癌診斷,特別是早期診斷無幫助。肖錫賓等[14]同樣認(rèn)為,在鼻咽癌高發(fā)區(qū)EA-IgG與VCA-IgA聯(lián)合檢測比EA-IgA與VCA-IgA組合能篩查出更多的鼻咽癌患者。此外,多位學(xué)者發(fā)現(xiàn)鼻咽癌患者EA-IgG抗體陽性率高于EA-IgA抗體,認(rèn)為EAIgG抗體是鼻咽癌篩查診斷的重要標(biāo)志物[15-16]。
本研究為了獲得高活性EA抗原,通過生物學(xué)軟件分析選取了2個優(yōu)勢表位區(qū)段抗原并獲得了高效表達(dá),隨后經(jīng)小樣本驗證,確定其中位于EA羧基端的優(yōu)勢表位區(qū)段抗原EA2具有更好的檢測性能,既保證了抗原的活性,又具有較高的特異性。接下來放大樣本進(jìn)行檢測,結(jié)果顯示基于本研究優(yōu)勢表位區(qū)段抗原EA2所建立的EAIgG和抗EA-IgA檢測方法可以很好地區(qū)分NPC患者和健康對照,尤其是抗EA-IgG檢測的AUC值為0.972,具有優(yōu)異的檢測性能。
在本研究中,抗EA-IgG(93.68%)和抗EAIgA(95.79%)檢測的特異性均較高,兩者之間比較無顯著性差異,但是在NPC患者中抗EA-IgG的陽性率(90.38%)卻顯著高于抗EA-IgA的陽性率(65.38%),這表明與抗EA-IgA相比,EA-IgG抗體也是診斷鼻咽癌的特異性標(biāo)記物,而且具有更高的診斷性能。以往也有研究認(rèn)為EA-IgA陽性在正常人群中罕見,具有很高的特異性,但靈敏度較低,因此多與VCA-IgA聯(lián)合使用[17-18]。根據(jù)本研究結(jié)果綜合考慮,抗EA-IgG比抗EA-IgA對NPC的鑒別診斷更有價值,在篩查方案中可以考慮用抗EA-IgG代替抗EA-IgA,與其他指標(biāo)組合,提高診斷效率和篩查準(zhǔn)確率。