沙海蜇抗毒血清对水母毒素的拮抗效应及作用机制研究

In recent years, jellyfish bloom caused a huge number of jellyfish sting and even some death cases every year，which has already become a public issue to human health or even safety. Nemopilema nomurai is one of the dominant jellyfish bloomed in China Sea and also should be responsible for most death cases by jellyfish sting. However, unfortunately, there is no effective treatment, especially no jellyfish antivenom to rescue the people who were badly stung. Therefore, it is very important to develop and evaluate the detoxification of jellyfish antivenom and elucidate its mechanism as well. We are going to develop the antivenom of N. nomurai and analyze the componence and forming rule of the antivenom at different immune stage using the proteomic method, and then isolate the effective antibody using AKTA purification system coupled with detoxification effect assay. Co-immunoprecipitation (Co-IP), surface plasmon resonance technology (SPR) and isothermal titration calorimetry (ITC) will also be employed to study the interaction between the antibody and toxin protein to reveal the mechanism of detoxification. This project will provide scientific direction for the treatment of patients with the severe sting, and also be significant to the scientific research as well as the social value.

近年来，水母暴发现象逐年加重，水母蜇伤事件以及恶性水蜇伤致死案例的频繁发生引起社会的关注，水母蜇伤已成为严重的公共健康与安全问题。沙海蜇是我国海域水母暴发的主要种群，也是造成我国绝大多数水母蜇伤致死事件的“元凶”。但是，目前我国尚无应对重症水母蜇伤的特效药物，尤其水母抗毒血清研究仍是空白。因此，研制水母抗毒血清并研究其解毒效果及作用机制具有重要意义。本项目以沙海蜇为研究对象研制水母抗毒血清，并结合蛋白质组学技术分析免疫初期、中期和结束不同阶段抗毒血清的组成、变化及产生规律；运用AKTA蛋白质纯化平台分离有效抗体组分，并对其进行效价评测和解毒效果分析；采用免疫共沉淀(Co-IP)，SPR分子互作技术、等温滴定量热(ITC)等方法揭示抗体和毒素的相互作用，最终阐明抗毒血清的作用机制。本项目不仅可为重症水母蜇伤的救治提供有益帮助，也从理论上阐明了水母抗毒血清的作用机制，具有重要社会和科学意义。

水母蜇伤事件以及恶性水蜇伤致死案例的频繁发生引起社会的关注，水母蜇伤已成为我国沿海地区严重的公共卫生健康问题之一。沙海蜇是我国海域水母暴发的主要优势种群，也是我国沿海毒性最强的水母之一，是造成我国绝大多数水母蜇伤致死事件的“元凶”。针对目前我国尚无水母毒素抗毒血清的现状，本项目开展了沙海蜇毒素抗毒血清的研究。首先，使用沙海蜇粗毒素为抗原，经过减毒处理后辅以免疫佐剂对新西兰兔进行免疫，制备了高效价的沙海蜇毒素抗毒血清。通过蛋白质组学技术和生物信息学分析方法，阐明了沙海蜇毒素抗毒血清的组成成分及其特征。通过对沙海蜇抗毒血清进行分离纯化，最终获得了高纯度沙海蜇毒素抗体IgG-AntiNnTXs。分析了沙海蜇毒素抗体对沙海蜇毒素的体外毒性的中和作用，实验表明该沙海蜇毒素抗体对沙海蜇毒素的金属蛋白酶活性有明显的抑制作用，但是对其溶血活性和磷脂酶A2活性却没有抑制作用；小鼠动物体内中和实验显示，该抗体并没有提高小鼠生存率（96h），反而对小鼠有一定的副作用甚至是毒性作用，推测可能是由于沙海蜇粗毒素中的一些非毒素成分产生的抗体引起的。于是，为了尽量降低粗毒素中其他杂蛋白的影响，我们从沙海蜇粗毒素中纯化出具有致死毒性的组分并以此为抗原制备了毒素抗体IgG-AntiSPNnTXs；然后通过切除沙海蜇毒素抗体的Fc区，以降低毒素抗体潜在的副作用，制备出沙海蜇毒素抗体F(ab’)2区（F(ab’)2-AntiNnTXs和F(ab’)2-AntiSPNnTXs）。实验结果显示，无论是使用纯化后的沙海蜇毒素为抗原制备的毒素抗体IgG-AntiSPNnTXs，还是去除Fc区的沙海蜇毒素抗体F(ab’)2片段，对沙海蜇毒素的小鼠体内毒性的中和作用并无显著提高。这可能是由于沙海蜇毒素的致死过程是由多种毒素成分的协同效应完成的，仅使用部分毒素组分制备抗体的中和效果并不理想，并且沙海蜇粗毒素中部分重要毒素组分的免疫原性较低，不易产生抗体所致。因此，沙海蜇毒素抗体的有效性和安全性有待于进一步提高。本项目为成功研制我国水母毒素抗毒血清急救药物提供了有益探索和帮助，具有重要社会和科学意义。