基于精子膜抗原的表位筛选及多表位肽避孕疫苗的研究

The development of new and suitable contraceptive methods is an important measure to avoid the occurance of unwanted pregnancy and to protect women's reproductive health. The combination of several linear BCEs from different antigens related-infertility for constructing chimeric peptide vaccine will improve the contraceptive effect, which is the new direction of the contraceptive vaccine research. Izumo1, ADAM2 and ADAM3 are all sperm membrane proteins and play important roles in the sperm-egg binding and fusion during fertilization. Male mice lacking Izumo1, Adam2 or Adam3 are all infertile. ADAM2-ADAM3 complex in sperm has a potential role in sperm binding to the egg zona pellucida. ADAM2 mediate the interaction between two essential factors CD9 and IZUMO1. In this study, all BCEs of Izumo1, ADAM2 and ADAM3 will be identified by improved biosynthetic peptides method. Then we will choose the BCEs, which are highly conserved, tissue specific and have significant antifertility effect, to construct multi-epitope peptide vaccines. The vaccines may produce more efficient, safer and more reversible contraceptive effect, laying the foundation for 100% contraception.

开发避孕节育新方法是避免非意愿怀孕发生，保护妇女生殖健康的重要措施。组合不同抗原、不同表位，构建多表位肽疫苗可以提高避孕的有效性和安全性，是免疫避孕疫苗研究的新方向。精子膜蛋白Izumo1、ADAM2和ADAM3都是受精过程中的关键分子，其基因缺陷的雄性小鼠都是不育的。而且这三个蛋白密切相关，相互调控。ADAM2和ADAM3呈复合物形式存在于小鼠精子膜，调控精子与卵透明带的结合。ADAM2在Izumo1与卵膜CD9分子的结合过程中起重要的桥梁作用，介导两者的结合，促使精-卵融合的顺利进行。因此，本项目将Izumo1、ADAM2和ADAM3作为研制避孕疫苗的靶标，采用“改良生物合成肽法”筛选其全部BCE，然后将这三个靶蛋白中保守性高，特异性强、抗生育作用显著的BCE组合在一起，构建多表位肽疫苗，以产生更高效、安全、可逆的避孕效果。

人口增长过快和因非意愿怀孕而导致的流产率居高不下，始终是影响我国经济发展、国民健康和社会和谐的重大问题。因此，寻求新的、适宜的避孕方法及深入系统地研究其避孕机制非常必要。组合不同抗原、不同表位，构建多表位肽疫苗可以提高避孕的安全性和有效性，是免疫避孕疫苗研究的新方向。精子膜蛋白Izumo1、ADAM2是受精过程中的关键分子，其基因缺陷的雄性小鼠都是不育的。而且这两个蛋白密切相关，相互调控。因此，Izumo1、ADAM2是理想的避孕疫苗靶标。我们利用改良生物合成肽法，对小鼠ADAM2蛋白Disintegrin结构域的BCE进行扫描作图并鉴定其表位最小基序，最终确定小鼠ADAM2蛋白Disintegrin结构域中存在2个线性BCE最小基序，它们分别为QDECD452-456、EYCNGT459-464（将其分别命名为BCE-1 和BCE-2）。抗生育实验发现，与对照组相比，用ADAM2 BCE-1嵌合肽疫苗的主动免疫使雌性小鼠平均产仔数下降69.6%（P <0.05），且这一抗生育作用是可逆的（免疫6个月后再与雄鼠合笼，平均产仔数恢复至63.5%）；体外精卵融合实验表明ADAM2 BCE-1抗体具有干扰阻断小鼠精-卵融合的作用。随后，我们将ADAM2蛋白的BCE-1与之前鉴定的Izumo1 Ig-like结构域中避孕效果最好的表位（BCE-2）组合在一起，构建了多表位肽疫苗，并进行了有效性、安全性、可逆性检测。结果提示，该表位肽疫苗具有高效抗生育作用，比单一表位肽疫苗避孕效果更高，其平均产仔数下降76.8%（P <0.01），且安全可逆。通过本课题的研究，不仅筛选提供了免疫避孕疫苗的候选BCE，同时也为提高临床上不孕不育的诊治水平提供新的线索和实验依据。